JP7159612B2 - dimmer - Google Patents

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Description

本発明は、電気的制御によって光の透過状態を変調する光学素子を備える調光体に関する。 The present invention relates to a light adjuster provided with an optical element that modulates the transmission state of light by electrical control.

光学素子の種類としては、調光体により発揮される視覚効果の要求に応じて、液晶素子、エレクトロクロミック材料、懸濁粒子(SPD:Suspended Particle Device)等が適宜選択される。以下、本明細書においては、光学素子として液晶素子を例にとり説明する。 As the type of optical element, a liquid crystal element, an electrochromic material, a suspended particle device (SPD), or the like is appropriately selected according to the visual effect required by the light adjuster. Hereinafter, in this specification, a liquid crystal element will be described as an example of an optical element.

液晶表示装置は、一般的な表示装置として、数値などの情報表示装置、映像などの画像表示装置などの様々な領域で利用されている。 Liquid crystal display devices are used as general display devices in various fields such as information display devices such as numerical values and image display devices such as video.

液晶材料を用いた表示装置では、一定の間隔を保持して配置された電極を有する基板間に液晶分子を配向して挟み込み、さらにこれらを2枚の偏光板で挟み込んだものであり、電気的に液晶を駆動することにより、偏向光の透過率を変えることで、セル(画素)単位での透光状態-遮光状態の変調による表示を可能にしている。 In a display device using a liquid crystal material, liquid crystal molecules are oriented and sandwiched between substrates having electrodes arranged at regular intervals, and these are sandwiched between two polarizing plates. By driving the liquid crystals in parallel, the transmittance of the polarized light is changed, thereby enabling display by modulation of the transmissive state and the light shielded state in units of cells (pixels).

一方で、建築や自動車などの居住空間における窓などの領域において、外部環境の変化に応じて居住空間を常に快適に保つための光学的な機能を窓ガラスに持たせた調光ガラスの検討がなされてきた(例えば、非特許文献1)。 On the other hand, in areas such as windows in residential spaces such as buildings and automobiles, studies are being conducted on light control glass that has optical functions to keep the living space comfortable in response to changes in the external environment. have been made (eg, Non-Patent Document 1).

このような調光ガラス用として液晶材料を用いる場合には、先に示した表示装置用の方式とは異なり、偏光板を用いず、光の利用効率の高い液晶表示素子として、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表示素子があり、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)を用いたものが知られており、透光-遮光でなく透明-散乱の状態変化を奏する素子として採用されている。 In the case of using a liquid crystal material for such a light control glass, unlike the system for the display device described above, a liquid crystal display element with high light utilization efficiency without using a polarizing plate is used. There is a liquid crystal display element that switches between a (transparent state) and a scattering state (opaque state). Those using polymer network liquid crystal (PNLC) having liquid crystal molecules, or polymer dispersed liquid crystal (PDLC) having liquid crystal molecules dispersed in a polymer. is known, and is employed as an element that exhibits a state change of transparent-scattering instead of transmissive-light-shielding.

既存の液晶表示装置や調光ガラスでは、液晶材料を挟持する基板(基材)がリジッドなガラス板の採用例が多く、装置(表示面)の形状としてはフラットな板状が殆どである。 In existing liquid crystal display devices and light control glass, rigid glass plates are often used as the substrates (base materials) that sandwich the liquid crystal material, and most of the devices (display surfaces) have a flat plate shape.

昨今では、基材としてフレキシブルな樹脂シートや厚さ100μm以下の薄板ガラスの採用も可能となり、平坦面だけでなく曲率を有する表面への装置(表示面)の適用も実現されている。 Recently, it has become possible to use a flexible resin sheet or a thin plate glass with a thickness of 100 μm or less as a base material, and the application of the device (display surface) to not only a flat surface but also a curved surface has been realized.

NEW GLASS Vol.13 No.1 1998 P48-51 建築物、自動車以外で、鉄道車両、船舶、航空機の窓、デジタルサイネージ用スクリーン、間仕切り(パーテーション)においても、高い意匠性、高級感を演出するため、多様で複雑なデザインに対応した非平坦な装置(表示面)の実現に対する要望もあり、球面の様な3次元形状を持つ表面デザインへの追従性が要求されることになる。NEW GLASS Vol. 13 No. 1 1998 P48-51 In addition to buildings and automobiles, various and complex designs are used in order to produce high-quality design and a sense of luxury in railway vehicles, ships, windows of aircraft, screens for digital signage, and partitions. There is also a demand for realization of corresponding non-flat devices (display surfaces), and followability to surface designs having three-dimensional shapes such as spherical surfaces is required.

基材がフレキシブルな材料からなる「シート」であっても、2方向(軸)以上での曲率変化を要する3次元形状に忠実に追従させることは困難であり、基材シートを用いて作製される平坦な液晶表示装置(調光体)では対応し切れない。 Even if the base material is a "sheet" made of a flexible material, it is difficult to faithfully follow a three-dimensional shape that requires curvature changes in two or more directions (axes). A flat liquid crystal display device (light adjuster) cannot handle it.

本発明は、多様な3次元形状を持つ表面デザインへの適用が可能な調光体を提案することを目的とする。 An object of the present invention is to propose a light control body that can be applied to surface designs having various three-dimensional shapes.

本発明による調光体は、
内壁面全域に透明電極が設けられた筒状の透明基材と、
前記筒状の透明基材の略中心軸上に配設される棒状透明電極と、
前記筒状の透明基材と前記棒状透明電極により規定される空間に隙間無く設けられ、電気的制御により入射する光の透過状態を変化させる光学素子と、を有することを特徴とする。
The dimmer according to the present invention is
a cylindrical transparent substrate provided with a transparent electrode over the entire inner wall surface;
a rod-shaped transparent electrode disposed substantially on the center axis of the cylindrical transparent substrate;
and an optical element that is provided without gaps in a space defined by the cylindrical transparent substrate and the rod-shaped transparent electrode, and that changes the transmission state of incident light by electrical control.

平坦な「シート状」ではない「筒状」「ファイバー状」の極めて新規な形状の調光体が提供され、多様で複雑な表面デザインへの適用の上で優位性を持つことになる。また、シート形状の調光体に比べて周縁部のシール構造が簡易化されるため、光学素子(液晶など)の劣化、調光体の剥離などの弊害が解消される。 A light control body having a very novel shape of "cylindrical" or "fiber-shaped" instead of a flat "sheet-shaped" is provided, and it will have superiority in application to various and complicated surface designs. In addition, since the sealing structure of the peripheral portion is simpler than that of a sheet-shaped light control body, problems such as deterioration of optical elements (liquid crystals, etc.) and peeling of the light control body can be eliminated.

本発明の実施形態に係る「筒状の」調光体の要部を示す説明図。An explanatory view showing a main part of a "cylindrical" light control body according to an embodiment of the present invention. 従来技術に係る「平坦な」調光体の要部を示す説明図。Explanatory drawing which shows the principal part of the "flat" light control body which concerns on a prior art. 給電回路構成を含む調光体全体の構造例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structural example of the whole light control body containing a feeder circuit structure. 本実施形態に係る調光体の製造方法の一例を工程順に示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the manufacturing method of the light control body which concerns on this embodiment in process order. 本実施形態に係る調光体の使用例を示す説明図。An explanatory view showing a usage example of the light adjuster according to the present embodiment.

以下、本発明の実施形態について、PNLCの場合を例にとり図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking the case of PNLC as an example.

但し、本発明に係る調光体は、以下の説明によって限定されるものではない。例えば、本発明は、PDLCであっても同様に適用可能である。なお、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。 However, the light adjuster according to the present invention is not limited by the following description. For example, the present invention is equally applicable to PDLC. For convenience of explanation, the figures may be exaggerated to a size different from the actual scale.

PNLCは、液晶層内部の網目状の高分子繊維に沿って液晶分子が不規則に並んだ状態では、表示が不透明(散乱状態)となり、液晶分子が表示面に対して垂直に整列した状態では、表示が透明(透過状態)になる。PDLCでは、高分子マトリックス内で、樹脂材料の硬化物から形成されている各高分子の内部に、液晶分子を含んだ(液状、カプセル状の)液晶材料が設けられて構成され、液晶分子の配向状態に応じて、高分子マトリックスとの屈折率差が変化するに伴い、散乱状態と透過状態とが変調される。PNLCあるいはPDLCを調光層として用いる調光フィルムには、その使用態様により、ノーマルモードとリバースモードの二種が知られている。ノーマルモードとは、電圧印加により透過状態となり、電界除去により散乱状態となるモードを言う。また、リバースモードとは、電圧非印加により透過状態となり、電圧印加により散乱状態となるモードを言う。 In PNLC, the display becomes opaque (scattered state) when the liquid crystal molecules are arranged irregularly along the mesh-like polymer fibers inside the liquid crystal layer, and the display becomes opaque (scattered state) when the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the display surface. , the display becomes transparent (transmissive state). In PDLC, a (liquid or capsule) liquid crystal material containing liquid crystal molecules is provided inside each polymer formed from a cured resin material in a polymer matrix. Depending on the orientation state, the scattering state and transmission state are modulated as the refractive index difference with the polymer matrix changes. There are two types of light control films using PNLC or PDLC as a light control layer, normal mode and reverse mode, depending on the mode of use. The normal mode refers to a mode in which a transmission state is obtained by applying a voltage and a scattering state is obtained by removing an electric field. In addition, the reverse mode is a mode in which a transmission state occurs when no voltage is applied, and a scattering state occurs when a voltage is applied.

ノーマル型のPNLCによる調光層を具備する調光フィルムの製造は、一般的に以下のようにしてなされる。まず、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
基板(透明電極が積層されてなる)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。
A light control film having a light control layer of normal type PNLC is generally manufactured as follows. First, a mixture of a liquid crystal and a photopolymerizable compound (monomer) is sandwiched between a pair of transparent substrates (laminated transparent electrodes). Next, by irradiating ultraviolet rays under certain conditions, the photopolymerizable compound in the liquid crystal is changed into a polymer by photopolymerization. Photopolymerization and cross-linking form a polymer network with countless fine domains (macromolecular voids) in the liquid crystal.

図1は、本実施形態に係る「筒状の」調光体10の要部を示す説明図である。調光体10は、調光層2を有する。調光層2は、ポリマーネットワークと液晶分子を有するPNLCタイプである。調光層2は、透明導電材料からなる透明電極3が内周面に成膜された筒状の基材1の内部に封入されている。そして、封入された調光層(PNLC)2の内部には棒状の電極4を具備している。図1では、「筒状」の断面形状は大略円筒形で図示しているが、断面形状はそれに限られるものではない。例えば光学素子の駆動に影響がない範囲であれば調光体は角柱形状(断面は、角形)であっても良い。断面形状が何れの場合であっても、コア部に棒状電極4、クラッド部に調光層2、外周に透明電極3、最外周に筒状基材1が配置される概ね同心状の構成となる。調光層2、透明電極3、筒状基材1は何れも中空の筒形状となる。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing a main part of a “cylindrical” light control body 10 according to this embodiment. The light control body 10 has a light control layer 2 . The light control layer 2 is of the PNLC type with a polymer network and liquid crystal molecules. The light control layer 2 is enclosed inside a tubular base material 1 having a transparent electrode 3 made of a transparent conductive material formed on the inner peripheral surface thereof. A rod-shaped electrode 4 is provided inside the enclosed light control layer (PNLC) 2 . In FIG. 1, the cross-sectional shape of the "cylindrical" is shown as a substantially cylindrical shape, but the cross-sectional shape is not limited to this. For example, the light adjuster may have a prismatic shape (having a rectangular cross section) as long as it does not affect the driving of the optical element. Regardless of the cross-sectional shape, it has a substantially concentric structure in which the rod-shaped electrode 4 is arranged in the core portion, the light control layer 2 is arranged in the clad portion, the transparent electrode 3 is arranged in the outer circumference, and the cylindrical substrate 1 is arranged in the outermost circumference. Become. The light modulating layer 2, the transparent electrode 3, and the tubular substrate 1 all have hollow tubular shapes.

図2は、対比のため、従来技術に係る「平坦な」調光体20の要部を示す説明図である。調光体20は、調光層12を有する。調光層12は、ポリマーネットワークと液晶分子を有するPNLCタイプである。調光層12は、透明導電材料からなる透明電極13a、13bが(調光層12に対向する側に)成膜された基材フィルム11a、11bに挟持されてなる。基材フィルム11a、11b、透明電極13a、13b、調光層12は、(調光体20も)何れも平板形状となる。 For comparison, FIG. 2 is an explanatory view showing the essential parts of a conventional "flat" light control body 20. As shown in FIG. The light control body 20 has a light control layer 12 . The light control layer 12 is of the PNLC type with a polymer network and liquid crystal molecules. The light control layer 12 is sandwiched between substrate films 11a and 11b on which transparent electrodes 13a and 13b made of a transparent conductive material are formed (on the side facing the light control layer 12). The base films 11a and 11b, the transparent electrodes 13a and 13b, and the light control layer 12 (also the light control body 20) all have a flat plate shape.

図2の場合、両面に位置する透明電極13a、13bの間での印加電圧により、調光層(PNLC)12が変調される。対して、図1の場合は、透明電極3と棒状の電極4との間での印加電圧により、調光層(PNLC)2が変調される。 In the case of FIG. 2, the light modulating layer (PNLC) 12 is modulated by the voltage applied between the transparent electrodes 13a and 13b located on both sides. On the other hand, in the case of FIG. 1, the light modulating layer (PNLC) 2 is modulated by the voltage applied between the transparent electrode 3 and the rod-shaped electrode 4 .

透明導電フィルム(11a+13a、11b+13b)を構成する基材フィルム11a、11bには、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレン(PE)フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルム、アクリルフィルム、薄板ガラスなどを用いることができる。これらの基材フィルムを使用することにより、可撓性や柔軟性に富むため、調光体10を平坦なガラスに積層して使用する以外にも、曲面形状への適用や巻き取り収納など、取扱い上の自由度が高いという利点がある。しかし、上述した様に、2方向(軸)以上での曲率変化を要する形状に忠実に追従させることは困難であり、多様な3次元形状への適用には限度がある。 Polyethylene terephthalate (PET) film, polyethylene (PE) film, polycarbonate (PC) film, acrylic film, thin plate glass, etc. can be used for the base films 11a and 11b constituting the transparent conductive films (11a+13a, 11b+13b). . By using these base films, flexibility and pliability are high. Therefore, in addition to using the light control body 10 by laminating it on flat glass, it can be applied to a curved surface shape, rolled up and stored, etc. There is an advantage that the degree of freedom in handling is high. However, as described above, it is difficult to faithfully follow a shape that requires curvature changes in two or more directions (axes), and application to various three-dimensional shapes is limited.

図1の実施形態においても、基材1、調光層2、透明電極3として、従来技術と同様の材料、サイズの部材が採用される。 In the embodiment of FIG. 1 as well, members having the same materials and sizes as in the prior art are adopted as the substrate 1, the light control layer 2, and the transparent electrode 3. As shown in FIG.

棒状の電極4としては、棒状の芯材の表面に金属酸化物や導電性ポリマーを被覆してなる構成、あるいは銅、アルミなどの金属を棒状に加工してなる構成が選択される。芯材としては、電極4の透明性を確保する上で透明なプラスチック材料またはガラス製材料が選択される。プラスチック材料としては、PET、PE、PC、アクリルなどが採用可能である。 As the rod-shaped electrode 4, a structure in which the surface of a rod-shaped core material is coated with a metal oxide or a conductive polymer, or a structure in which a metal such as copper or aluminum is processed into a rod shape is selected. As the core material, a transparent plastic material or glass material is selected in order to ensure the transparency of the electrode 4 . As the plastic material, PET, PE, PC, acryl, etc. can be used.

調光層2は、相分離において未反応成分が殆どなく、ポリマーネットワークと液晶領域が高い純度で明確に分かれる挙動を示す。また、透明電極(13a、13b)のラビングによるプレチルト配向処理を行なうことなく、理想的な配向状態を実現することが可能であり、液晶分子はポリマーネットワークによって分割されたドメインごとにほぼ一様に配向することになる。 The light modulating layer 2 shows a behavior in which there is almost no unreacted component in the phase separation, and the polymer network and the liquid crystal region are clearly separated with high purity. In addition, it is possible to realize an ideal alignment state without performing a pretilt alignment treatment by rubbing the transparent electrodes (13a, 13b), and the liquid crystal molecules are almost uniformly distributed in each domain divided by the polymer network. will be oriented.

PNLCのドメインのサイズは、光拡散シート内の微粒子(概ね2~10μm径)やPDLCにおける分散させたネマティック液晶ドロップレット(一般に、数μm径)に対して、約1μmと微細であり、レイリー散乱(波長選択的な散乱)は招かず、少なくとも可視光領域波長(400~780nm)を含む広い波長域の散乱が効率的に発生する。 The size of the domain of PNLC is as fine as about 1 μm compared to the fine particles (approximately 2 to 10 μm diameter) in the light diffusion sheet and dispersed nematic liquid crystal droplets (generally several μm diameter) in PDLC, and Rayleigh scattering (Wavelength-selective scattering) is not caused, and scattering in a wide wavelength range including at least visible light region wavelengths (400 to 780 nm) is efficiently generated.

PNLCの駆動電圧は、一般にポリマーネットワークの構造上の特性(ドメインの大きさや形状、ポリマーネットワークの膜厚など)に依存しており、ポリマーネットワークの構造と、得られる光透過と散乱の度合いとの関係において、駆動電圧が決定されている。100V以下の電圧領域において、十分な光透過と散乱の度合いが得られるようなPNLCを構成するには、各ドメインがいずれも適正な大きさで均一となるように、かつ、形状も均一となるようにポリマーネットワークを形成する必要がある。本発明では、ポリマーネットワーク構造に依存するドメインサイズを3μm以下、好ましくは2μm以下、一層好ましくは約1μmとなる様に制御する。 The driving voltage of a PNLC generally depends on the structural properties of the polymer network (domain size and shape, thickness of the polymer network, etc.), and the structure of the polymer network and the resulting degree of light transmission and scattering. In relation, the drive voltage is determined. In the voltage range of 100 V or less, in order to construct a PNLC that can obtain a sufficient degree of light transmission and scattering, each domain must have an appropriate size and a uniform shape. It is necessary to form a polymer network as follows. In the present invention, the domain size, which depends on the polymer network structure, is controlled to be 3 μm or less, preferably 2 μm or less, more preferably about 1 μm.

PNLCまたはPDLCを用いたリバース型素子では、液晶を垂直に配向させなければならないため、液晶を垂直に配向させる液晶配向層(垂直配向膜)が用いられる。 In a reverse type device using PNLC or PDLC, a liquid crystal alignment layer (vertical alignment film) for vertically aligning the liquid crystal is used because the liquid crystal must be aligned vertically.

現在、主に工業的に利用されている液晶配向層は、耐久性に優れ、液晶のプレチルト角の制御に好適なポリイミド系重合体から成る有機膜が用いられている。ポリイミド系重合体は、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸やポリアミド酸をイミド化したポリイミド等を用いている。液晶配向層は、これらの重合体を用いた液晶配向処理剤から作製されている。 At present, liquid crystal alignment layers that are mainly used industrially are organic films made of polyimide-based polymers that are excellent in durability and suitable for controlling the pretilt angle of liquid crystals. As the polyimide-based polymer, a polyamic acid that is a polyimide precursor, a polyimide obtained by imidating a polyamic acid, or the like is used. The liquid crystal alignment layer is produced from the liquid crystal aligning agent using these polymers.

図1に示す実施形態における調光体10では、透明電極3、棒状の電極4の少なくとも一方の表面に垂直配向膜(図示せず)を形成し、調光層2に電圧を印加していないときに、液晶分子の長手方向が垂直配向膜の法線方向に沿うように、当該液晶分子を配向する。これにより、リバースタイプとされた調光層2(PNLC)は、電圧を印加していないときに低ヘイズ状態となり、透過性が高くなる。 In the light control body 10 in the embodiment shown in FIG. 1, a vertical alignment film (not shown) is formed on the surface of at least one of the transparent electrode 3 and the rod-shaped electrode 4, and no voltage is applied to the light control layer 2. In some cases, the liquid crystal molecules are aligned such that the longitudinal direction of the liquid crystal molecules is aligned with the normal direction of the vertical alignment film. As a result, the reverse type light control layer 2 (PNLC) is in a low haze state when no voltage is applied, and has high transparency.

図3(a)(b)は、調光体10に電源8からリード線(配線)9により給電する回路構成を含む調光体10全体の構造例を示す説明図である。 FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams showing an example of the overall structure of the light adjuster 10 including a circuit configuration for supplying power from the power supply 8 to the light adjuster 10 through lead wires (wirings) 9. FIG.

尚、図3(b)においては、図3(a)と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用いて説明するものとし、共通する一部の参照符号の図示は省略する。 In addition, in FIG. 3(b), the same reference numerals are used for the constituent elements exhibiting the same or similar functions as those in FIG. omitted.

図3(a)は、筒状の調光体10の両端から給電する回路構成であり、電源8から供給される電流が左側からリード線(配線)9により棒状の電極4に道通され、右側からリード線(配線)9により透明電極3に道通される構成である。 FIG. 3A shows a circuit configuration in which power is supplied from both ends of a cylindrical light control body 10. Current supplied from a power source 8 is passed through a rod-shaped electrode 4 via a lead wire (wiring) 9 from the left side. A lead wire (wiring) 9 leads to the transparent electrode 3 from the right side.

図3(b)は、筒状の調光体10の端部の一方から給電する回路構成であり、電源8から供給される電流が左側からリード線(配線)9により棒状の電極4に道通され、同様に左側からリード線(配線)9により透明電極3に道通される構成である。図3(b)の場合、筒状(あるいは、ファイバー状)の調光体10の長さを上回る長さのリード線(配線)9を用いる必要がない。 FIG. 3(b) shows a circuit configuration in which power is supplied from one end of a cylindrical light adjuster 10. Current supplied from a power source 8 is led from the left side to a rod-shaped electrode 4 via a lead wire (wiring) 9. Similarly, the transparent electrode 3 is passed through by a lead wire (wiring) 9 from the left side. In the case of FIG. 3B, there is no need to use the lead wire (wiring) 9 longer than the length of the tubular (or fibrous) light adjuster 10 .

一方、筒状の調光体が数mにも及ぶ長さである場合、図3(b)の様な片側電極だと電極付近と電極から最も離れた地点で電圧に差が生じ調光したときにムラとなってしまうが、電極を図3(a)のように両端でとることで電圧の差をなくす利点がある。 On the other hand, when the length of the cylindrical light control body is several meters, with the one-sided electrode as shown in FIG. Although it sometimes becomes uneven, there is an advantage that the voltage difference is eliminated by taking the electrodes at both ends as shown in FIG. 3(a).

図3(a)(b)の断面図において、透明電極3および棒状の電極4は点線にて図示しているが、透明電極3は筒状の基材1の内周面に連続して成膜された構成となっており、棒状の電極4は筒状の基材1の長手方向に渡って連続する構成となっている。 3(a) and 3(b), the transparent electrode 3 and the rod-like electrode 4 are shown by dotted lines. It has a film structure, and the rod-like electrode 4 is continuous in the longitudinal direction of the cylindrical base material 1 .

また、液晶層は、酸、水分、紫外線などによって劣化が生じやすく、特に、液晶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、液晶層の劣化が生じ易い。 In addition, the liquid crystal layer is prone to deterioration due to acid, moisture, ultraviolet rays, etc. In particular, the edge of the sheet where the liquid crystal layer is sandwiched (periphery) is likely to come into contact with moisture, acid, ultraviolet rays, etc. Deterioration is likely to occur.

さらには、シート端部(周縁部)からの空気の浸入に伴い、接合部が剥がれやすい傾向を示す。 Furthermore, the joints tend to peel off as air enters from the sheet edges (peripheries).

そのため、シート形状の液晶表示装置では、矩形の場合、四辺に渡るシート端部(周縁部)で液晶層が露出することとなり、周縁部からの劣化の拡大を抑止する上で(加えて剥離防止の上で)、封止材料によるシーリングが必須となっている。 Therefore, in the case of a sheet-shaped liquid crystal display device, in the case of a rectangular shape, the liquid crystal layer is exposed at the edges of the sheet (periphery) along the four sides. above), sealing with an encapsulant is mandatory.

同図において、筒状の調光体10の両端の断面には、調光層2(液晶)の劣化を抑止するための封止材料によるシール部5が形成される。図3(a)では、断面のみにシール部5を形成しており、図3(b)では、断面を含めて筒状の基材1の端部を覆ってシール部5を形成しており、シール部5の剥離防止と筒状の基材1の剥離防止による調光層2(液晶)の保護対策が一層強化された構成である。何れの場合においても、シート形状の調光体で四辺に渡るシート端部(周縁部)でのシーリング対策に比べて簡便な構造となる。 In the figure, a sealing portion 5 made of a sealing material for suppressing deterioration of the light control layer 2 (liquid crystal) is formed on the cross section of both ends of the cylindrical light control body 10 . In FIG. 3A, the seal portion 5 is formed only on the cross section, and in FIG. , the protective measures for the light modulating layer 2 (liquid crystal) by preventing peeling of the seal portion 5 and peeling of the cylindrical base material 1 are further strengthened. In either case, the structure is simpler than sealing at the sheet ends (peripherals) extending over the four sides of the sheet-shaped light control body.

図4は、本実施形態に係る調光体10の製造方法の一例を工程順に示す説明図である。異なる調光体の構成によっては、好適な他の製造方法が採用される場合もあり得ることは当然であり、以下の説明によって調光体の製造方法が限定されるものではない。
(a)プラスチック材料からなる平坦な基材シート1をプレス加工により成形加工する。図4(a)右側に図示されるシート1は、半円柱状シリンドリカルレンズ群に類似する形状であり、その形状の逆型であるスタンパ40を用いた加熱エンボス成形により得られる。
(b)基材シート1の一方の表面(凹部の内周面:同図上側)に透明導電膜をスパッタ法などにより成膜し、透明電極3を形成する。
(c)透明電極3を形成した面に、凹部を充填して液晶を塗工し、調光層2を形成する。(d)半円柱状シリンドリカルレンズの曲率中心にあたる箇所に、棒状の電極4を配置する。
(e)さらに液晶を塗工する。
(f)透明電極3が形成された(b)の形態のシートを、透明電極3側を調光層2側に対向させて、互いの凹部同士で規定された「筒状」の空間に調光層2が充填される様に接合(ラミネーション)する。この際、上下のシートに形成された透明電極3同士が半円柱状シリンドリカルレンズの境界部で接触して、断面視においては「円弧」となって導通される程度に加圧する。
(g)棒状の電極4、調光層2、透明電極3、基材1が同心円上に配置されて筒状(ファイバー状)となった調光体10の不要部分(点線)を断裁する。
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a method for manufacturing the light control body 10 according to the present embodiment in order of steps. Depending on the configuration of the light control body, it is natural that other suitable manufacturing methods may be employed, and the following description does not limit the manufacturing method of the light control body.
(a) A flat base sheet 1 made of a plastic material is formed by pressing. The sheet 1 illustrated on the right side of FIG. 4(a) has a shape similar to a semi-cylindrical cylindrical lens group, and is obtained by heat embossing using a stamper 40 having the opposite shape of the shape.
(b) A transparent conductive film is formed on one surface of the substrate sheet 1 (the inner peripheral surface of the concave portion: the upper side in the figure) by a sputtering method or the like to form the transparent electrode 3 .
(c) On the surface on which the transparent electrode 3 is formed, the concave portion is filled and liquid crystal is applied to form the light control layer 2 . (d) A rod-shaped electrode 4 is placed at the center of curvature of the semi-cylindrical cylindrical lens.
(e) Further liquid crystal is applied.
(f) The sheet having the form of (b) on which the transparent electrode 3 is formed is placed so that the transparent electrode 3 side faces the light control layer 2 side, and is adjusted into a "cylindrical" space defined by the recesses of each other. Bond (laminate) such that the optical layer 2 is filled. At this time, the transparent electrodes 3 formed on the upper and lower sheets come into contact with each other at the boundary between the semi-cylindrical cylindrical lenses, and pressure is applied to the extent that they form an "arc" in cross-section and are electrically connected.
(g) An unnecessary portion (dotted line) of the cylindrical (fiber-like) light control body 10 formed by concentrically arranging the rod-shaped electrode 4, the light control layer 2, the transparent electrode 3, and the base material 1 is cut.

以上により、図1に示される構成の調光体10が製造される。 As described above, the light adjuster 10 having the configuration shown in FIG. 1 is manufactured.

本実施形態による調光体の使用例を図5に示す。 FIG. 5 shows a usage example of the light adjuster according to this embodiment.

図5(a)に示される、上下の楕円A、Bの形状(および面積)が異なる柱状の立体30が有する「曲率を持つ側面」が何らかのウインドウの表面3次元形状であると仮定する。 It is assumed that the "side surface with curvature" of a columnar solid 30 having upper and lower ellipses A and B with different shapes (and areas) shown in FIG.

従来、平坦なシート状の調光体では、曲率が場所によって異なる表面に追従する様に1枚のシートで覆うことは不可能である。 Conventionally, a flat sheet-like light control body cannot be covered with a single sheet so as to follow a surface whose curvature varies from place to place.

図5(b)に概要を示す様に、円筒状(ファイバー状)の調光体10を敷き詰めて並べることで、複雑な形状の表面充填が実現される。個々の調光体10を立体30の側面に沿って楕円A(上)から楕円B(下)に向かって延びる様に配列してなる調光体群(同図では、10xと表記)として配置しても良いし、個々の調光体10を楕円A、Bに平行な周方向に沿って延びる様に曲率を持たせて配列してなる調光体群(同図では、10yと表記)として配置しても良い。あるいは、10xと10yの併用(さらには、双方を編みこんだ布状にしての使用)も可能である。 As outlined in FIG. 5(b), by arranging the cylindrical (fiber-shaped) light control bodies 10 in a row, it is possible to fill the surface with a complicated shape. The individual light adjusters 10 are arranged as a light adjuster group (denoted as 10x in the figure) arranged so as to extend from the ellipse A (upper) to the ellipse B (lower) along the side surface of the solid 30. Alternatively, a light control body group (indicated as 10y in the figure) is formed by arranging the individual light control bodies 10 with curvature so as to extend along the circumferential direction parallel to the ellipses A and B. may be placed as Alternatively, 10x and 10y can be used in combination (furthermore, both can be used in the form of a knitted cloth).

以上のような本実施形態の調光体によれば、平坦な「シート状」ではない「筒状」「ファイバー状」の極めて新規な形状の調光体が提供される。これにより、多様で複雑な表面デザインへの適用の上で優位性を持つことになる。また、シート形状の調光体に比べて周縁部のシール構造が簡易化されるため、光学素子(液晶など)の劣化、調光体の剥離などの弊害も解消される。 According to the light control body of the present embodiment as described above, it is possible to provide a light control body having a very novel shape such as a "cylindrical" or "fiber-like" shape instead of a flat "sheet-like" shape. This makes it superior in application to diverse and complex surface designs. In addition, since the sealing structure of the peripheral portion is simpler than that of a sheet-shaped light control body, problems such as deterioration of optical elements (liquid crystals, etc.) and peeling of the light control body can be eliminated.

本発明は、以上説明した実施形態に限らず、主旨を逸脱しない範囲で以下に例示する様な変形例での応用も可能である。
(1)調光層としてPNLC以外の液晶素子、エレクトロクロミック材料、懸濁粒子(SPD)を採用する。
(2)光学素子の駆動に影響がない限りで、円筒形以外の調光体(角柱など)を採用する。
(3)調光体に採用する光学素子の選定に応じて、透過状態の表現バリエーションが一層多様となる。例えば、実施形態において説明したPNLCとして色素を含有する液晶材料を採用する場合、「透明-白濁(散乱)」のみならず、「透明-着色散乱」の切り替えも可能であり、色相変化も含めた表示が可能となる。また、筒状基材として透光性着色プラスチックを用いる場合、筒状基材の色相との相乗効果も含めた表示が可能となる。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be applied in modifications such as those exemplified below without departing from the scope of the invention.
(1) A liquid crystal element other than PNLC, an electrochromic material, and a suspended particle (SPD) are adopted as the light control layer.
(2) Use a non-cylindrical light control body (such as a prism) as long as it does not affect the driving of the optical element.
(3) Depending on the selection of the optical element used for the light adjuster, the variation of expression of the transmission state becomes more diversified. For example, when adopting a liquid crystal material containing a dye as the PNLC described in the embodiments, it is possible to switch not only "transparent-cloudy (scattering)" but also "transparent-colored scattering", including hue change. display is possible. In addition, when a translucent colored plastic is used as the cylindrical base material, display including a synergistic effect with the hue of the cylindrical base material is possible.

10、20 調光体
1 基材
2 調光層
3 透明電極
4 棒状電極
8 電源
9 リード線(配線)
11(a、b) 基材フィルム
12 調光層
13(a、b) 透明電極
30 立体
40 スタンパ
10, 20 light control body 1 base material 2 light control layer 3 transparent electrode 4 bar electrode 8 power supply 9 lead wire (wiring)
11 (a, b) base film 12 light control layer 13 (a, b) transparent electrode 30 solid 40 stamper

Claims (6)

内壁面全域に透明電極が設けられた筒状の透明基材と、
前記筒状の透明基材の略中心軸上に配設される棒状透明電極と、
前記筒状の透明基材と前記棒状透明電極により規定される空間に隙間無く設けられ、電気的制御により表示面から入射する光の散乱状態と透過状態を変化させる光学素子と、を有し、
前記光学素子は液晶分子がポリマー中に分散配置された高分子分散型液晶(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)あるいは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ポリマーネットワーク型液晶(PNLC:Polymer Network Liquid Crystal)であり、
前記透過状態のときに前記液晶分子が前記表示面に対して垂直に整列した状態になる調光体。
a cylindrical transparent substrate provided with a transparent electrode over the entire inner wall surface;
a rod-shaped transparent electrode disposed substantially on the center axis of the cylindrical transparent substrate;
and an optical element that is provided without gaps in a space defined by the cylindrical transparent base material and the rod-shaped transparent electrode, and that changes the scattering state and the transmission state of light incident from the display surface by electrical control. ,
The optical element is a polymer-dispersed liquid crystal (PDLC) in which liquid crystal molecules are dispersed in a polymer, or is formed in a gap formed inside a polymer network made of a resin formed in a three-dimensional network. A polymer network liquid crystal (PNLC) having liquid crystal molecules arranged in
A light adjuster in which the liquid crystal molecules are aligned perpendicularly to the display surface in the transmissive state .
透明基材は大略円筒形状であることを特徴とする請求項1記載の調光体。 2. A light control body according to claim 1, wherein the transparent base material has a substantially cylindrical shape. 透明基材は、PET、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、またはガラスから選択されることを特徴とする請求項1または2に記載の調光体。 3. The light modulating body according to claim 1, wherein the transparent substrate is selected from PET, polycarbonate resin, acrylic resin, and glass. 棒状の電極は、透明なプラスチック材料またはガラス製材料から選択される棒状の芯材の表面に金属酸化物や導電性ポリマーを被覆してなる請求項1~3の何れかに記載の調光体。 The light control body according to any one of claims 1 to 3, wherein the rod-shaped electrode is formed by coating a surface of a rod-shaped core material selected from transparent plastic materials or glass materials with a metal oxide or a conductive polymer. . 筒状の調光体の両端が断裁され、封入された光学素子、棒状の電極が露出した断面は、絶縁樹脂材料により封止されており、調光体の両端の少なくとも一方から、透明電極と棒状の電極に給電するための配線が接続された構成である請求項1~4の何れかに記載の調光体。 Both ends of the cylindrical light control body are cut, and the cross section where the sealed optical element and the rod-shaped electrode are exposed is sealed with an insulating resin material, and the transparent electrode and the transparent electrode are connected from at least one of both ends of the light control body. 5. The light adjuster according to any one of claims 1 to 4, wherein the rod-shaped electrode is connected to wiring for supplying power. 前記光学素子は、入射光の透過状態を少なくとも2段階変化させる請求項1~5の何れかに記載の調光体。 The light adjuster according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical element changes the transmission state of incident light in at least two stages.
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