JP7276537B2 - 調光セル、調光部材、移動体、調光セルの製造方法 - Google Patents

調光セル、調光部材、移動体、調光セルの製造方法 Download PDF

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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、調光セルを備える調光部材、および調光部材を備える移動体に関する。また、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の製造方法に関する。
JP8-184273A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。
ところで、本件発明者らは、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、その一方で、電極の短絡が生じてしまうといった不具合が生じることがあった。本件発明者は、鋭意検討を重ねた結果として、次のことが電極の短絡の主要因であることを知見した。すなわち、ガラス製基材に代えて樹脂製基材を用いた調光セルでは、基板が撓み易くなる。そして。外部電極との接続のためにシール材の外方まで延び出た電極が、基板の撓みにともなって、短絡していた。
本発明は、このような本件発明者の知見に基づくものであり、電極の短絡を効果的に回避して、信頼性の高い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基板のうちの少なくとも一方の基板が、電極を含み、
前記少なくとも一方の基板の周縁は、その少なくとも一部分において、前記シール材上に位置している。
本発明による調光セルにおいて、周状に延びる前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記シール材の厚さは、前記液晶層の側となる端部で、最も薄くなっていてもよい。
本発明による調光セルにおいて、周状に延びる前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記液晶層の側とは逆側となる端部での前記シール材の厚さは、前記液晶層の側となる端部での前記シール材の厚さより、厚くなっていてもよい。
本発明による調光セルにおいて、周状に延びる前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記液晶層の側とは逆側となる端部での前記シール材の厚さは、前記液晶層の側となる端部での前記シール材の厚さの1.5倍以上であってもよい。
本発明による調光セルにおいて、周状に延びる前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記少なくとも一方の基板の周縁が位置する部分での前記シール材の厚さは、前記液晶層の側となる端部での前記シール材の厚さより、厚くなっていてもよい。
本発明による調光セルにおいて、周状に延びる前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記少なくとも一方の基板の周縁が位置する部分での前記シール材の厚さは、10μm以上であってもよい。
本発明による調光セルにおいて、周状に延びる前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記シール材の最大の厚さは、前記液晶層の厚さより厚くなっていてもよい。
本発明による調光セルにおいて、周状に延びる前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記シール材の最大の厚さは、前記液晶層の厚さの1.5倍以上であってもよい。
本発明による調光セルにおいて、
前記少なくとも一方の基板は、外部電源との接続部を含み、
前記少なくとも一方の基板の周縁は、前記接続部を除くその他の部分において、前記シール材上に位置していてもよい。
本発明による調光セルにおいて、
前記第1基板は、外部電源と接続する第1接続部を含み、
前記第2基板は、外部電源と接続する第2接続部を含み、
前記第1接続部と前記第2接続部とは、互いに対向する位置に配置されており、
前記シール材の幅は、前記第1接続部及び前記第2接続部が設けられた部分において、前記第1接続部及び前記第2接続部が設けられた部分を除くその他の部分より、広くなっていてもよい。
本発明による調光セルにおいて、周状に延びる前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記シール材の最大の厚さは、前記第1接続部と前記第2接続部との間の距離よりも大きくてもよい。
本発明による調光部材は、
透明部材と、
前記透明部材に積層された上述したいずれかの調光セルと、を備える。
本発明による移動体は、上述した調光部材を備える。
本発明による調光セルの製造方法は、
第1樹脂製基材を含む第1板材と、第2樹脂製基材を含む第2板材と、前記第1板材と前記第2板材との間に設けられた液晶層と、前記第1板材と前記第2板材との間に設けられ前記液晶層を周状に取り囲むシール材と、を含んでいる積層体を準備する工程と、
少なくとも前記第1板材の一部を切断して前記第1板材の外周を取り除く工程と、を備え、
前記切断は、少なくとも一部において前記シール材上で実施される。
本発明によれば、電極の短絡を効果的に回避して、調光セルの信頼性を向上させることができる。
図1は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、調光部材を備えた移動体を概略的に示す斜視図である。特に図1では、移動体の例として調光部材を備えた自動車を概略的に示している。 図2は、調光部材の一例を示す縦断面図である。 図3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4は、図3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5は、図4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、調光セルの製造方法を説明するための図である。 図9は、調光セルの製造方法を説明するための図である。 図10は、調光セルを示す平面図である。 図11は、図10のXI-XI線に沿った断面図である。 図12は、図10に対応する図であって、調光セルの一変形例を説明するための図である。 図13は、図11に対応する図であって、調光セルの接続部の一変形例を説明するための図である。 図14は、図13に示された調光セルを示す部分拡大平面図である。 図15は、図10に対応する図であって、調光セルの他の変形例を説明するための図である。 図16は、図10に対応する図であって、調光セルのさらに他の変形例を説明するための図である。 図17は、図11に対応する図16のXVII-XVII線に沿った縦断面図であって、調光セルのさらに他の変形例を説明するための図である。 図18は、図11に対応する図16のXVIII-XVIII線に沿った縦断面図であって、調光セルの接続部のさらに他の変形例を説明するための図である。 図19は、図9に対応する図であって、調光セルの製造方法の他の例を示すための図である。
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19は、本発明の一実施の形態およびその変形例を説明するための図である。このうち図1は、調光部材を備えた移動体を概略的に示す図であり、図2は、調光部材の断面図である。図3は、調光装置を模式的に示す図である。図4及び図5は、調光セルの概略構成を示す縦断面図である。図6~図9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3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。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、飛行機、船、電車、自動車等の移動体1の窓やドア等に調光セル20を適用することができる。図1には、移動体1の一例として自動車が示されており、自動車のサンルーフに調光セル20が適用されている。このような窓やドア等への適用において、調光セル20は、ガラス等の透明部材11に貼合され、或いは、図2に示されているように、一対のガラス等の透明部材11の間に挟持されて、用いられる。すなわち、調光装置10の調光セル20の一適用例として、移動体1は、透明部材11と、透明部材11に積層された調光セル20と、を有する調光部材5を、窓やドア等として備えることができる。
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3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4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4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4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。調光セル20に適用可能な可撓性を有する樹脂製基材32,42としては、TAC(トリアセチルセルロース)、ポリカーボネート、COP(シクロオレフィンポリマー)、アクリル、PET(ポリエチレンテレフタラート)等の各種の透明フィルム材を例示することができる。
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(Flexible Printed Circuits)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。
なお、液晶分子の駆動方式によっては、基板30,40は、配向膜の代わりに、配向処理が施されていない単なる樹脂層を有するようにしてもよいし、配向膜を有さず、電極33,43と液晶層55とが直接接するようにしてもよい。
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3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10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10及び図11を参照して後述するが、少なくとも一方の基板30,40の周縁39,49は、その少なくとも一部分において、シール材51材上に位置している。このような構成により、電極33,43の短絡を効果的に回避して、調光セル20及び調光装置10の信頼性を向上させることができる。なお、周縁39,49がシール材上に位置するとは、シール材51の長手方向に直交する断面において、周縁39,49がシール材51の両端の間に位置することだけでなく、図17に示すように、周縁39,49がシール材51の端部上に位置することも含む。
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)を併せ持つハイ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散布方式に加え、液晶や配向膜インキに分散し塗布されても良い。
ところで、図4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4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4の例に限られることなく、例えば図5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5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6~図9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6に示すように、第2樹脂製基材42を含む第2板材140及びスペーサ50を用意する。第2板材140は、トリミングされることで第2基板40を形成するようになる部材であって、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板材140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4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5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7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粘稠性液体材料である。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8に示すように、シール材料52で取り囲まれた第2板材140上の領域に、液晶分子を含んだ液晶材料56を供給する。
次に減圧下で、第1樹脂製基材32を含む第1板材130を第2板材140上に積層する。第1板材130は、トリミングされることで第1基板30を形成するようになる部材であって、例えば第2板材140と同様の工程で作製することができる。すなわち、第1板材130は、第1樹脂製基材32上に第1電極33を成膜し、第1配向膜34をなすようになる組成物を第1配向膜34上に塗布し、その後に配向規制力を塗膜に付与することで、第1配向膜34を作製し、その後、第1偏光板31を第1樹脂製基材32に貼合すること、作製され得る。第1板材130と第2板材140との間のスペーサ50によって確保されたスペースに充填された液晶材料56が液晶層55となる。その後、シール材料52が変形および硬化してシール材51となり、第1板材130及び第2板材140を接合する。以上の工程によって、第1板材130と、第2板材140と、第1板材130と第2板材140との間に設けられた液晶層55と、第1板材130と第2板材140との間に設けられ液晶層55を周状に取り囲むシール材51と、を含んでいる積層体が準備される。なお、第1板材130を第2板材140上に積層する際、ローラー等を用いてしごくようにしてもよい。
最後に、図9に示すように、板材130,140の一部を切断して余分な領域である板材130,140の外周を取り除く、すなわち板材130,140をトリミングする。この切断は、少なくとも一部においてシール材51上で実施される。例えば、後述する図10に示すように、切断は、板材130,140の外周一周の全体においてシール材51上で実施されてもよい。板材130,140のトリミングは、打ち抜き刃やカッター等からなる工具59を用いて実施され得る。図9に示された例では、トリミングによって、第1板材130の一部が切断されて取り除かれている。しかしながら、後に参照する図19に示すように、トリミングによって、第1板材130だけでなく、シール材51の一部や第2板材140の一部も切断されて取り除かれてもよい。このようにして、第1板材130が第1基板30となり、第2板材140が第2基板40となることで、調光セル20が得られる。なお、第1板材130と合わせて、シール材51の一部及び第2板材140の一部も切断される場合、平面視における第1基板30の周縁39と第2基板40の周縁49及びシール材51の端部とは、一致する。
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、従来の調光セルにおいて、短絡が生じてしまうことがあった。短絡が生じてしまうと、電極33,43に電圧を印加することができなくなることもあり、もはや調光装置として機能しなくなる。したがって、短絡の発生は、調光セル20にとって致命的な不具合と言える。そして、このよう不具合は、高剛性のガラス製基材に代えて樹脂製基材32,42を用いた調光セルにおいて、生じ易くなった。
このような不具合の発生について、本件発明者は、鋭意研究を重ねた結果として、次のことを知見した。従来、調光セルの電極は、外部電源(図示された例では、調光コントローラ12)と接続するため、シール材を越えて延び出ていた。つまり、電極は、液晶層55と対面する領域だけでなく、シール材の外方にも配置されていた。このため、樹脂製基材が撓む等の変形を来たし、この結果、一対の樹脂製基材に支持された電極が、互いに接触する或いは外部の導体と接触することにより、短絡を生じさせていた。とりわけ、ガラス製基材に代えて樹脂製基材を含む基板は撓み易く、このため、短絡の不具合が生じやすくなっていたと考えられる。
この短絡の不具合に対処するため、電極を配向膜等で被覆することも考えられる。しかしながら、調光セルを所望のサイズに切断する際や打ち抜く際、電極にバリが発生する。とりわけ、金属酸化物を用いた金属導電体からなる透明電極では、このバリが発生しやすくなる。そして、この電極のバリにより、短絡が生じてしまうこともある。すなわち、単に電極を被覆するだけでは、短絡の不具合を有効に防止することができなかった。
一方、図10及び図11に示すように、本実施の形態において、少なくとも一方の基板30,40の周縁39,49は、その少なくとも当該周縁の一部分において、シール材51上に位置している。すなわち、基板30,40の周縁39,49の一部は、シール材51を越えて延びていない。したがって、基板30,40は、この部分において、短絡の原因となっていた撓み等の変形を来すことなく、それどころか、シール材51によって安定して支持されている。これにより、短絡が生じるという不具合を効果的に回避して、調光装置10及び調光セル20の信頼性を改善することができる。
とりわけ、図10及び図11に示された例において、第1基板30及び第2基板40の両方が、電極33,43を有している。そして、図10に示すように、第1基板30及び第2基板40の両方について、周縁39,49の一部が、シール材51上に配置されている。このような調光装置10及び調光セル20においては、短絡の不具合をより効果的に回避することができる。
なお、シール材の外方とは、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)とは逆側のことを指している。
加えて、図10に示すように、第1基板30は、外部電源(図示された例では、調光コントローラ12)と接続する第1接続部38を有している。そして、この第1接続部38は、第1樹脂製基材32と、第1樹脂製基材32上に支持されて第1樹脂製基材32上に露出した第1電極33と、を含んでいる。そして、図10から理解され得るように、第1基板30の周縁39は、第1接続部38を除く全周において、シール材51上に位置している。すなわち、外部電源との接続に必要となる部分においてのみ、第1電極33が、第1樹脂製基材32とともにシール材51を越えて外方に延び出している。このような第1基板30の構成によれば、さらに効果的に短絡の発生を防止することができる。
とりわけ図示された例では、図10に示すように、第2基板40も、外部電源(図示された例では、調光コントローラ12)と接続する第2接続部48を有している。そして、この第2接続部48は、第2樹脂製基材42と、第2樹脂製基材42上に支持されて第2樹脂製基材42上に露出した第2電極43と、を含んでいる。そして、第2基板40の周縁49は、第2接続部48を除く全周において、シール材51上に位置している。すなわち、外部電源との接続に必要となる部分においてのみ、第2電極43が、第2樹脂製基材42とともにシール材51を越えて外方に延び出している。このような第2基板40の構成によれば、さらに効果的に短絡の発生を防止することができる。
ここで、図11は、図10のXI-XI線に沿った断面を示している。すなわち、図11は、第2基板40の第2接続部48を通過する断面を示している。図11に示すように、第2接続部48において露出した第2電極43上に、外部電源(図示された例では、調光コントローラ12)に通じる接続部材65、例えばFPC(Flexible Printed Circuits)が配置されており、第2電極43が接続部材と電気的に接続している。露出した第2電極43と対向する位置に、第1電極33を含む第1基板30が配置されていない。また、第2電極43も、その大部分を、接続部材65によって覆われる。したがって、第2電極43が、第1電極33と短絡してしまうこと、或いは、外部導体と短絡してしまうことが効果的に防止され得ることを、図11から理解することができる。
以上に説明した一実施の形態において、調光セル20は、透過率を可変な調光セル20であって、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及び第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との間に位置し液晶層55を周状に取り囲むシール材51と、を有している。第1基板30及び第2基板40のうちの少なくとも一方の基板が、電極33,43を含んでおり、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。そして、少なくとも一方の基板30,40の周縁39,49は、その少なくとも一部分において、シール材51上に位置している。このような調光セル20によれば、電極33,43の短絡を効果的に回避して、調光セル20の動作の信頼性を向上させることができる。
また、上述の一実施の形態において、少なくとも一方の基板30,40は、外部電源12との接続部38,48を含んでおり、少なくとも一方の基板30,40の周縁39,49は、接続部38,48を除くその他の部分において、シール材51上に位置している。このような調光セル20によれば、電極33,43の短絡をさらに効果的に回避して、調光セル20の動作の信頼性をさらに向上させることができる。
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の形態に限定されるものではなく、当業者が想到し得る種々の変形が加えられた各種態様も含みうるものであり、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。
例えば上述した一実施の形態において、第1基板30及び第2基板40の両方について、周縁39,49が、接続部38,48を除くその他の部分でシール材51上に位置している一例を示したが、この例に限られない。第1基板30及び第2基板40の少なくとも一方の周縁39,49が、少なくともその一部分において、シール材51上に位置している場合、短絡防止機能を発現することができる。例えば、図12に示された例において、第1基板30の周縁39は、第1接続部38以外の部分において、シール材51上に位置している。一方、第2基板40の周縁49は、第1基板30の第1接続部38に対面するようになる領域において、シール材51上に位置している。より具体的には、第2基板40の周縁は、第1基板30の第1接続部38に対面する一辺においてシール材51上に位置しており、その他においてシール材51を越えて外方に延び出している。このような変形例においても、短絡防止機能を十分に発揮して、調光装置10及び調光セル20の信頼性を向上させることができる。
また、図11に示された接続部48は、一例に過ぎず、例えば図13及び図14に示すように、接続部の構成を適宜変更することも可能である。図13及び図14に示された例において、第1基板30及び第2基板40は、それぞれ、その周縁39,49の一部分において、シール材51を越えて外方に延び出した第1延出部37及び第2延出部47を有している。第1延出部37及び第2延出部47は、対向して位置している。第1延出部37は、第1樹脂製基材32と、第1樹脂製基材32に支持された第1電極33と、を含んでいる。第2延出部47は、第2樹脂製基材42と、第2樹脂製基材42に支持された補助電極46と、を含んでいる。この補助電極46は、図14に示すように、第2電極43から離間して絶縁されている。補助電極46及び第2電極43は、一つの導電層をパターニングすることにより、同一材料で容易に作製することができる。そして、第1延出部37における第1電極33と補助電極46とを電気的に接続する接続電極57が設けられている。図13及び図14に示された例において、補助電極46は、接続電極57を介して第1電極33と導通しており、且つ、外部電源(例えば、調光コントローラ12)に通じる接続部材65、例えばFPC(Flexible Printed Circuits)と電気的に接続している。この例において、第1基板30の第1延出部37は第1接続部38を構成し、第2基板40の第2延出部47は第2接続部48を構成する。図14に示された例において、第1基板30は、第1接続部38を除くその他の部分において、シール材51上に位置している。このような例によっても、短絡防止機能を十分に発揮して、調光装置10及び調光セル20の信頼性を向上させることができる。
図13に示された例のように、第1基板30が上方に配置され、第2基板40が下方に配置される場合、図13及び図14に示された構成は、短絡防止にとりわけ有効である。この例において、上方に位置する第1基板30は、撓むことで第2基板40に接近するようになるが、第1基板30は、接続部材65と直接接続して接続部材65を支持する必要がない。まずこの点から、第1基板30の撓みを効果的に防止することができる。また、第1延出部37を接続部材65と直接接続しなくてよいため、第1基板30の第1延出部37の延出量を第2基板40の第2延出部47の延出量よりも短くすることができ、第1延出部37を撓み難くすることができる。この点も、第1基板30の撓み防止に有効であり、結果として短絡を効果的に防止することができる。
さらに、第1基板30及び第2基板40の少なくとも一方について、周縁39,49が、接続部38,48を除くその他の部分でシール材51上に位置している必要はなく、第1基板30及び第2基板40の少なくとも一方について、周縁39,49の少なくとも一部分がシール材51上に位置していれば、短絡防止機能を発揮して、調光装置10及び調光セル20の信頼性を向上させることができる。図15に示された例において、シール材51は、四角形形状の外輪郭に沿って延びている。第1基板30の周縁39は、四角形形状の隣接する二辺(第1辺s1および第2辺s2)において、シール材51上に位置しており、四角形形状の他の隣接する二辺(第3辺s3および第4辺s4)において、シール材51を越えて外方に延びている。第1基板30は、シール材51(第3辺s3)を越えた部分に第1接続部38を有している。一方、第2基板40の周縁49は、第1基板30の周縁39が重ねて配置されている四角形形状の隣接する二辺(第1辺s1および第2辺s2)において、シール材51を越えて外方に延びている。また、第2基板40の周縁49は、四角形形状の他の隣接する二辺(第3辺s3および第4辺s4)において、シール材51上に位置している。第2基板40は、シール材51(第2辺s2)を越えた部分に第2接続部48を有している。つまり、図15に示された例において、第1基板30の周縁39が、その少なくとも一部分において、シール材51上に位置している。また、第2基板40の周縁49が、その少なくとも一部分において、シール材51上に位置している。図15に示された例においても、短絡防止機能を十分に発揮して、調光装置10及び調光セル20の信頼性を向上させることができる。
また、上述した例では、第1接続部38と第2接続部48とは、対向する位置には配置されていない。しかしながら、図16に示すように、第1接続部38と第2接続部48とは、互いに対向する位置に配置されていてもよい。
第1接続部38と第2接続部48とが互いに対向する位置に配置されていると、第1基板30及び第2基板40が撓むことで、電極33,43の短絡が生じ得る。しかしながら、以下に述べるように、基板30,40の接続部38,48が設けられた部分までシール材51が延びてシール材51の幅Wが広くなっていることで、第1基板30及び第2基板40を撓みにくくすることができる。ここで、シール材51の幅Wとは、図17に示すように、シール材51の液晶層55の側となる端部である一側端部51aから液晶層55の側とは逆側となる端部である他側端部51bまでの間隔のことである。
図16に示した例では、接続部38,48が設けられていない部分では第1板材130及び第2板材140の一部と合わせてシール材51の一部が切断されているが、接続部38,48が設けられている部分ではシール材51の一部は切断されていない。図17は、図16に示す接続部38,48が設けられていない部分であるXVII-XVII線に沿った調光セル20の断面図であり、図18は、図16に示す接続部38,48が設けられた部分であるXVIII-XVIII線に沿った調光セル20の断面図である。図16に示されているXVII-XVII線及びXVIII-XVIII線は、周状に延びるシール材51の長手方向に直交している。図17に示した断面では、図19に示すように、基板30,40と合わせてシール材51が取り除かれているため、シール材51の幅Wが狭くなっている。一方、図18に示した断面では、シール材51が取り除かれておらず、シール材51の幅Wは狭くなっていない。したがって、シール材51の幅Wは、図18に示すような接続部38,48が設けられた部分において、図17に示すような接続部38,48が設けられた部分を除く部分より、広くなっていている。ただし、接続部38,48が設けられた部分を除く部分よりシール材51の幅Wが広くなる範囲において、接続部38,48が設けられた部分においてもシール材51が取り除かれていてもよい。
シール材51の幅Wが接続部38,48の設けられた部分において広くなっていていることで、基板30,40がシール材51によって安定して支持されるため、接続部38,48が設けられた部分において基板30,40が撓みにくくなる。したがって、電極33,43の短絡を効果的に防止することができ、調光装置10及び調光セル20の信頼性を向上させることができる。
また、上述した例では、シール材51の長手方向に直交する断面において、シール材51の厚さが一定であるように図示されていた。しかしながら、図17及び図18に示されているように、シール材51の長手方向に直交する断面において、シール材51の厚さが変化していてもよい。上述したように、シール材51を形成するシール材料52は、粘稠性液体材料であるため、周状に延びるシール材51の長手方向に直交する断面において、シール材51の断面形状は、図17及び図18に示されているように、中央部で厚く、両端部である一側端部51a及び他側端部51bに向かうにつれて薄くなり得る。あるいは、シール材51の断面形状は、他側端部51bで厚く、一側端部51aに向かうにつれて薄くなり得る。
また、電極33,43の短絡を防止するためには、調光セル20の全体における電極33,43の間隔は、液晶層55が設けられている部分での電極33,43の間隔より大きくなっていることが好ましい。電極33,43の間にはシール材51が設けられているため、電極33,43の間隔は、シール材51の厚さ以上となる。図示された例では、電極33,43の間にはシール材51のみが設けられているため、電極33,43の間隔は、シール材51の厚さに等しい。したがって、周状に延びるシール材51の長手方向に直交する断面において、シール材51の厚さは、液晶層55の側において最も薄くなっていることが好ましい。また、上述したように、シール材51の厚さは、中央部で厚く、両端部である一側端部51a及び他側端部51bに向かうにつれて薄くなっているか、他側端部51bで厚く、一側端部51aに向かうにつれて薄くなっている。したがって、調光セル20の全体における電極33,43の間隔を液晶層55が設けられている部分での電極33,43の間隔より大きくするためには、周状に延びるシール材51の長手方向に直交する断面において、他側端部51bでのシール材51の厚さTbは、一側端部51aでのシール材51の厚さTaより、厚くなっていることが好ましい。具体的には、他側端部51bでのシール材51の厚さTbが、一側端部51aでのシール材51の厚さTaの1.5倍以上、好ましくは2倍以上、より好ましくは4倍以上となっていると、周状に延びるシール材51の長手方向に直交する断面において、電極33,43の間隔を十分に大きくすることができ、電極33,43の短絡を効果的に防止することができる。
また、一般的にシール材51は厚くなるほど、その接着性を増加させるため、第1基板30及び第2基板40がシール材51から剥離することが抑制される。第1基板30及び第2基板40の剥離は、基板30,40の端部、すなわち周縁39,49において生じやすい。したがって、周状に延びるシール材51の長手方向に直交する断面において、基板30,40の周縁39,49の少なくとも一方が位置する部分でのシール材51の厚さTeは、一側端部51aでのシール材51の厚さTaより、厚くなっていることが好ましい。一般的には接着力を確保する厚みとしてシール材51の厚さTeは、10μm以上となっていることが好ましい。なお、図19に示すように、基板30,40と合わせてシール材51が取り除かれていると、図17に示されている例のように、基板30,40の周縁39,49が位置する部分でのシール材51の厚さTeは、他側端部51bでのシール材51の厚さTbと等しくなる。
さらに、上述したように、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及び第1基板30(第1配向膜34)と第2基板40(第2配向膜44)を相互に固定する役割を果たすため、周状に延びるシール材51の長手方向に直交する断面において、シール材51の最大の厚さTmは、液晶層55の厚さTlより厚くなっていることが好ましい。この場合、図17及び図18によく示されているように、液晶層55に対してシール材51が調光セル20の法線方向に平行な方向へ突出する。突出したシール材51によって、例えば調光セル20がその面に略平行に広がる面から受ける衝撃等から、液晶層55を保護することができる。シール材51が突出している部分、すなわちシール材51の最大の厚さTmが液晶層55の厚さTlより厚くなっている部分が、調光セル20の少なくとも一部において存在すれば液晶層55は保護され得るが、調光セル20の3箇所以上において存在すれば、より効果的に液晶層55は保護され得、調光セル20の任意の位置において存在すれば、さらに効果的に液晶層55は保護され得る。とりわけ、シール材51の最大の厚さTmが、液晶層55の厚さTlの1.5倍以上、好ましくは2倍以上、より好ましくは4倍以上となっていると、より効果的に液晶層55を保護することができる。
また、第1接続部38と第2接続部48とが互いに対向する位置に配置されている場合、図18に示すように、周状に延びるシール材51の長手方向に直交する断面において、第1接続部38と第2接続部48との間の距離Dは、他側端部51bでのシール材51の厚さTb以下となる。周状に延びるシール材51の長手方向に直交する断面において、シール材51の厚さが中央部で厚く一側端部51a及び他側端部51bに向かうにつれて薄くなるため、シール材51の最大の厚さTmは、第1接続部38と第2接続部48との間の距離Dよりも大きくなる。この場合、図18によく示されているように、第1接続部38と第2接続部48に対してシール材51が調光セル20の法線方向に平行な方向へ突出する。突出したシール材51によって、例えば調光セル20がその面に略平行に広がる面から受ける衝撃等から、第1接続部38及び第2接続部48を保護することができる。シール材51が突出している部分、すなわちシール材51の最大の厚さTmが第1接続部38と第2接続部48との間の距離Dより厚くなっている部分が、調光セル20の少なくとも一部において存在すれば第1接続部38及び第2接続部48は保護され得るが、調光セル20の3箇所以上において存在すれば、より効果的に第1接続部38及び第2接続部48は保護され得、調光セル20の任意の位置において存在すれば、さらに効果的に第1接続部38及び第2接続部48は保護され得る。とりわけ、シール材51の最大の厚さTmが、第1接続部38と第2接続部48との間の距離Dの4倍以上、好ましくは6倍以上、より好ましくは10倍以上となっていると、より効果的に第1接続部38及び第2接続部48を保護することができる。
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
1 移動体
5 調光部材
10 調光装置
11 透明部材
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
37 第1延出部
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
46 補助電極
47 第2延出部
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
57 接続電極
59 工具
65 接続部材

Claims (8)

  1. 透過率を可変な調光セルであって、
    第1樹脂製基材及び外部電源と接続する第1接続部を含む第1基板と、
    第2樹脂製基材及び外部電源と接続する第2接続部を含む第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基板のうちの少なくとも一方の基板が、電極を含み、
    前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記少なくとも一方の基板の周縁は、前記シール材の両端の間に位置し、
    前記第1接続部と前記第2接続部とは、断面視において互いに対向する位置に配置されており、
    前記シール材の幅は、前記第1接続部及び前記第2接続部が設けられた部分において、前記第1接続部及び前記第2接続部が設けられた部分を除くその他の部分より、広くなっている、調光セル。
  2. 周状に延びる前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記シール材の最大の厚さは、前記第1接続部と前記第2接続部との間の距離よりも大きい、請求項1に記載の調光セル。
  3. 周状に延びる前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記シール材の最大の厚さは、前記液晶層の厚さより厚くなっている、請求項1または2に記載の調光セル。
  4. 周状に延びる前記シール材の長手方向に直交する断面において、前記シール材の最大の厚さは、前記液晶層の厚さの1.5倍以上である、請求項3に記載の調光セル。
  5. 前記少なくとも一方の基板は、外部電源との接続部を含み、
    前記少なくとも一方の基板の周縁は、前記接続部を除くその他の部分において、前記シール材上に位置している、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の調光セル。
  6. 透明部材と、
    前記透明部材に積層された請求項1乃至5のいずれか一項に記載の調光セルと、を備える、調光部材。
  7. 請求項6に記載の調光部材を備える、移動体。
  8. 第1樹脂製基材及び外部電源と接続する第1接続部を含む第1板材と、第2樹脂製基材及び外部電源と接続する第2接続部を含む第2板材と、前記第1板材と前記第2板材との間に設けられた液晶層と、前記第1板材と前記第2板材との間に設けられ前記液晶層を周状に取り囲む一定の厚さのシール材と、を含んでいる積層体を準備する工程と、
    前記積層体の前記第1板材の一部を前記シール材の両端の間において前記シール材を切断することなく切断して前記第1板材の外周を取り除く工程と、を備え、
    前記切断は、少なくとも一部において前記シール材上で実施され、
    前記積層体において、前記第1接続部と前記第2接続部とは、断面視において互いに対向する位置に配置されており、
    前記シール材の幅は、前記第1接続部及び前記第2接続部が設けられた部分において、前記第1接続部及び前記第2接続部が設けられた部分を除くその他の部分より、広くなっている、調光セルの製造方法。
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