JP7298340B2

JP7298340B2 - 調光装置

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Publication number: JP7298340B2
Application number: JP2019121061A
Authority: JP
Inventors: 啓介福原
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: JP2021006863A

Description

本発明は、調光シートと、調光シートを電源に接続するための接続部とを備える調光装置に関する。

調光シートは、液晶組成物を含む調光層と、調光層を挟む一対の透明電極層とを備える。一対の透明電極層に駆動電圧が印加されると、調光層が含む液晶分子の配向状態が変わることにより、調光シートの光透過率が変わる（例えば、特許文献１参照）。こうした調光シートと、透明電極層を電源に接続するための接続部とから、調光装置が構成される。

調光装置の構造の一例について、図面を参照して説明する。図２が示すように、調光装置１００は、窓ガラス等の透明板２００に取り付けられる。調光シート１１０は、一対の透明電極シート１３０Ａ，１３０Ｂを備え、透明電極シート１３０Ａには接続部１６０Ａが接続され、透明電極シート１３０Ｂには接続部１６０Ｂが接続されている。詳細には、図３が示すように、一方の透明電極シート１３０Ａは、透明電極層１４０Ａと透明支持層１５０Ａとの積層体である。透明電極層１４０Ａは、調光層１２０の一方の面に接し、透明支持層１５０Ａは、接着層２１０を介して透明板２００に貼り付けられている。接続部１６０Ａは、透明電極層１４０Ａのなかで調光層１２０および他方の透明電極シート１３０Ｂから露出する領域に接続されている。図４が示すように、他方の透明電極シート１３０Ｂは、透明電極層１４０Ｂと透明支持層１５０Ｂとの積層体であり、透明電極層１４０Ｂは、調光層１２０の他方の面に接している。接続部１６０Ｂは、透明電極層１４０Ｂのなかで調光層１２０および一方の透明電極シート１３０Ａから露出する領域に接続されており、透明板２００と対向する。

接続部１６０Ａ，１６０Ｂは、透明電極層１４０Ａ，１４０Ｂに接合された導電性接着層１６１と、導電性接着層１６１に接合された導電テープ１６２とを備える。導電性接着層１６１は、例えば銀ペースト等の導電ペーストから構成される。導電テープ１６２は、例えば銅テープである。接続部１６０Ａ，１６０Ｂは、さらに、導電テープ１６２の表面上に位置するはんだ１６３と、はんだ１６３によって導電テープ１６２に接続されたリード線１６４とを備える。リード線１６４は、電源から供給される電圧を駆動電圧に変換する駆動回路に接続され、接続部１６０Ａ，１６０Ｂを通じて、透明電極層１４０Ａ，１４０Ｂに駆動電圧が印加される。

透明電極シート１３０Ａ，１３０Ｂへの接続部１６０Ａ，１６０Ｂの形成にあたっては、図示されるように、矩形の調光シート１１０の一辺の端部にあたる透明電極シート１３０Ｂ，１３０Ａ（それぞれ他方の透明電極シート）に切り欠け部を形成した上で除去して、調光層１２０を拭き取り、露出させた透明電極層１４０Ａ，１４０Ｂ上にそれぞれ導電性接着層１６１，導電テープ１６２を接合させる手順が採られる。

液晶材料からなる調光層は、酸，水分，紫外線などによって劣化が生じやすく、特に、調光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、調光層の劣化が生じ易い。

前面基板上に液晶層（ＰＤＬＣ：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）がコーティングされ、これに背面基板をラミネートした形態の液晶パネルにおける周縁部のシール構造に係る提案として、特許文献２では、前面基板の表面と背面基板の側面およびＰＤＬＣの側面に、シール剤を塗布するシール構造が開示されている。

特開２００６－１６２８２３号公報特開平６－１８６５７４号公報

本発明は、調光シートを電源に接続するための接続部の形成が容易であり、加えて調光シート端部で露出する液晶材料からなる調光層の劣化を防止する上で、さらには、接続部の形成された透明電極シート同士の接触による電気的短絡を確実に回避する上でも好適な構造の調光シートを提案することを目的とする。

本発明による調光装置は、
液晶組成物を含む調光層、第１透明電極シート、および、第２透明電極シートを備える調光シートと、
前記第１透明電極シートと電源とを接続するための第１接続部と、
前記第２透明電極シートと電源とを接続するための第２接続部と、
を備える調光装置であって、
前記第１透明電極シートは、第１透明支持層に第１透明電極層が成膜されてなり、
前記第２透明電極シートは、第２透明支持層に第２透明電極層が成膜されてなり、
前記調光層は、前記第１透明電極層側と前記第２透明電極層側に面するように、前記第１電極シートと前記第２電極シートとに挟まれており、
前記第１接続部は、前記第２透明電極シートが切り欠かれて露出した前記第１透明電極層上の第１領域に接合された第１導電性接着層と、前記第１導電性接着層に接合されて外部電源と電気的接続する第１配線部材とを備え、
前記第２接続部は、前記第１透明電極シートが切り欠かれて露出した前記第２透明電極層上の第２領域に接合された第２導電性接着層と、前記第２導電性接着層に接合されて外部電源と電気的接続する第２配線部材とを備え、
前記第１領域と前記第２領域とは、前記調光シートの平面視において一点で接している構成であることを特徴とする。

前記第１領域と前記第２領域の外形を規定する前記第２透明電極シートの切り欠き線および前記第１透明電極シートの切り欠き線は、前記調光シートの平面視において１０°～１７０°の範囲の夾角をなして交差した構成であることが好ましい。

前記第１領域と前記第２領域の外形を規定する前記第２透明電極シートの切り欠き線および前記第１透明電極シートの切り欠き線は曲線であっても良い。

透明電極シートの同一辺で重なり合わない形態での第１，第２の接続部が簡便な手順で作製出来ると共に、接続部の形成された透明電極シート同士の接触による電気的短絡が確実に回避される。また、接続部が形成されることになる、透明電極シートが切り欠かれて露出する透明電極層上の領域の形状の設計自由度が向上する。

調光シートの接続部を製造工程順に示す説明図。従来の調光装置について、調光装置の平面構造を示す図。図２のＸＩＩ－ＸＩＩ線における断面構造を示す図。図２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線における断面構造を示す図。調光シートの同一辺の端部に形成される接続部の構造例を示す概要図。調光シート端部における調光層の保護のためのシール構造例を示す概要図。接続部を形成した調光シートの端部でのシール剤の配置を示す概要図。調光シート１１０の接続部１６０Ａ，１６０Ｂの断面構造を示す説明図。調光シートの接続部の変形例を示す説明図。端部全体にシール部を形成した調光シートを示す説明図。

図５は、矩形の調光シート１１０の同一辺の端部に接続部１６０Ａ，１６０Ｂを表裏で重なり合わさずに形成する上で採用されてきた代表的な構造例を示す概要図である。図５（ａ）では帯状の接続部１６０Ａ，１６０Ｂを形成する第１・第２領域の長さＬ１分だけ透明電極シート１３０Ｂ，１３０Ａに切り欠け（ハーフカット）を、調光シート１１０の図示左右端部で形成～除去する。図５（ｂ）では帯状の接続部１６０Ａ，１６０Ｂを形成する第１・第２領域の長さＬ２分（調光シート１１０の下辺長さの１／２）だけ透明電極シート１３０Ｂ，１３０Ａに切り欠け（ハーフカット）を形成～除去する。図５（ｃ）では帯状の接続部１６０Ａ，１６０Ｂを形成する第１・第２領域の長さＬ１分だけ透明電極シート１３０Ｂ，１３０Ａに切り欠け（ハーフカット）を、調光シート１１０の中央部付近で形成～除去する。調光シート１１０の図示左右端部には切り欠け（ハーフカット）を形成しない。図５（ｄ）では帯状の接続部１６０Ａ，１６０Ｂを形成する第１・第２領域の長さＬ１分だけ透明電極シート１３０Ｂ，１３０Ａに切り欠け（ハーフカット）を、調光シート１１０の図示左右端部で形成～除去し、接続部１６０Ａ，１６０Ｂが調光シート１１０の外側に舌片状に突き出した状態になる様、長さＬ３分の調光シート１１０を断裁（全カット）して除去されている。図５（ｂ）のみ、第１領域と第２領域とが、調光シート１１０の平面視において連結されている構成である。

図５（ａ）～（ｃ）でのカット量および最少カットライン数は以下の通りである。

＜図５（ａ）＞
ハーフカット：（Ｌ１×２）＋（幅×２）
最少カットライン数＝４

＜図５（ｂ）＞
ハーフカット：（Ｌ２×２）
全カット：幅×１
最少カットライン数＝３

＜図５（ｃ）＞
ハーフカット：（Ｌ１×２）＋（幅×４）
最少カットライン数＝６

＜図５（ｄ）＞
ハーフカット：Ｌ１×２
全カット：Ｌ３＋（幅×２）
最少カットライン数＝５

次に、図６により、調光シート１１０にハーフカット（または、全カット）を施した端部におけるシール構造による調光層１２０の保護について説明する。図６（ａ）に示すように、透明電極シートへの接続部の形成のため、他方の透明電極シートを部分的にハーフカット～除去した断面では、液晶材料からなる調光層１２０が露出することになる。調光層１２０が水分や酸，紫外線などとの接触により劣化することを回避するため、調光層１２０の露出箇所をシール剤１７０により被覆することが好ましい。ディスペンサなどを用いてコーキング剤，シーリング剤と称される液状・ペースト状のシール剤（パテ）を塗布形成する。図６（ｂ）に示す状態では、シール剤１７０の接地面積が十分でなく、水分や酸，紫外線などの侵入が完全に防止できないことに加えて、局所的に剥離しやすいことが危惧される。シーリング機能を増大する上では、図６（ｃ）に示すように、透明電極層との接地面積が増大し、ハーフカット断面および透明電極シートの上面にまでシール剤１７１が及ぶシール構造が望ましい。

調光シート１１０を全カットで断裁する箇所でも同様の問題があり、図６（ｄ）の右側断面での調光層１２０の露出についても対策が必要となる（左側断面はここでは度外視する）。シール剤１７２の必要最小限の形成は図６（ｅ）に示されるが、シーリング機能を高める上では図６（ｆ）に示すように、調光シート１１０全体を挟み込む形でシール剤１７３を形成することが望まれる。

図６（ｃ）（ｆ）に示すシール構造は、シーリング機能の向上には有効である一方、シール剤の塗布工程および乾燥工程のために設備や時間を一層要して作業難易度が上がり、シール剤の使用量が増加すると共に、調光シート１１０の局所的な厚み増加（図中、符号ｔで示す）を招き、局所的な厚み増加に伴う段差は調光シート１１０の表面平滑性の低下に影響し、別部材との積層一体化を要する形態（例えば、中間膜を介して調光シートを２枚のガラス板に挟み込む合わせガラス）での適用にあたり、気泡の混入などの原因となる。

図５に示した接続部１６０Ａ，１６０Ｂを形成した調光シート１１０の同一辺の端部で図６（ｃ）（ｆ）に示すシール構造１７１，１７３を適用した状態を図７に示す。図５（ａ）～（ｃ）にそれぞれ対応した図７（ａ）～（ｃ）での使用シールおよびライン数は以下の通りである。（矩形の他３辺は度外視し、図示の調光シート１１０下辺のみについてのみ考察。）

＜図７（ａ）＞
シール１７１：（Ｌ１×２）＋（幅×２）
シール１７３：Ｌ３×１
シールライン数＝５

＜図７（ｂ）＞
シール１７１：Ｌ１×２
シールライン数＝２

＜図７（ｃ）＞
シール１７１：（Ｌ１×２）＋（幅×４）
シール１７３：Ｌ４＋（Ｌ５×２）
シールライン数＝９

＜図７（ｄ）＞
シール１７１：Ｌ１×２
シール１７３：Ｌ３×１
シールライン数＝３

以上の対比では、接続部１６０Ａ，１６０Ｂの形成のためのハーフカットまたは全カットによる作業量と調光層１２０のシーリングのための作業量の観点では、図５（ｂ），図７（ｂ）のタイプが材料コスト（シール剤の使用量）も含めての優位性が高く思われる。

本発明の実施形態では、調光シート１１０の局所的に大きな厚み増加を伴うシール１７３の使用を排除し、図５（ｂ），図７（ｂ）の変形タイプに係る作製の簡便な接続部１６０Ａ，１６０Ｂの構造を提案する。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係る調光シートの接続部を製造工程順に示す説明図である。

＜図１（ａ）＞
調光シート１１０への接続部の形成箇所である同一辺（下辺）の略中央部分に、点ｃを頂部とする「Ｖ字状」の断裁（全カット）を入れる。同図に示す断裁線１８０Ａは接続部
１６０Ａ（紙面奥側の透明電極シート１３０Ａの透明電極層１４０Ａに形成される）の外形の一部を規定することになり、断裁線１８０Ｂは接続部１６０Ｂの外形の一部を規定することになる。

＜図１（ｂ）＞
断裁線１８０Ａ，１８０Ｂで全カットされた三角形状が除去され、調光シート１１０は図１（ｂ）に示す状態となる。断裁線１８０Ａ，１８０Ｂと調光シート１１０端部との交点がそれぞれ図示の点ａ，点ｂとなる。点ｃでの断裁線１８０Ａ，１８０Ｂのなす頂角（∠ａｃｂ）は、１０°～１７０°の広い範囲内で適宜設定される。また、断裁線１８０Ａ，１８０Ｂ（線分ａｃ，線分ｂｃ）は直線に限られず、曲線であっても良い。接続部１６０Ａ，１６０Ｂを形成する第１，第２領域を規定するハーフカットライン１９０Ａ，１９０Ｂは点ｃから左右に延びる直線である。

＜図１（ｃ）＞
ハーフカットライン１９０Ａで紙面手前側の透明電極シート１３０Ｂ（透明支持層１５０Ｂ＋透明電極層１４０Ｂ）を断裁し、切り欠け部となる図示の台形ａｃｄｅの部分を剥離して除去する。紙面奥側の透明電極シート１３０Ａの透明電極層１４０Ａ上に残る調光層１２０を拭き取り、透明電極層１４０Ａを露出させる。ハーフカットライン１９０Ｂでは紙面奥側から透明電極シート１３０Ａ（透明支持層１５０Ａ＋透明電極層１４０Ａ）に刃を入れて断裁し、切り欠け部となる図示の台形ｂｃｆｇの部分を剥離して除去する。紙面奥側の透明電極シート１３０Ｂの透明電極層１４０Ｂ上に残る調光層１２０を拭き取り、透明電極層１４０Ｂを露出させる。

＜図１（ｄ）＞
台形ａｃｄｅ，ｂｃｆｇで規定される第１，第２領域上それぞれに導電性接着層，導電テープを接合した上ではんだを介してリード線に連結することにより、調光シート１１０に給電するための接続部１６０Ａ，１６０Ｂが作製される。ハーフカットライン１９０Ａ，１９０Ｂの断面部で露出する調光層１２０を被覆して保護するためのシール１７１を、それぞれラインｃｄ，ラインｃｆに形成する。

図８は、図１（ｄ）のＸ方向から見た調光シート１１０の接続部１６０Ａ，１６０Ｂの断面構造を示す説明図であり、図８（ａ）は図５（ｂ）の調光シート１１０について、図８（ｂ）は図１（ｄ）の調光シート１１０についての説明図である。

図５（ｂ）の場合、調光シート１１０の下辺を長さＬ２で二分するように、図８（ａ）に示すカットライン１８０で断裁（全カット）した上で接続部１６０Ａ，１６０Ｂが作製される。カットライン１８０では刃の厚み分しか離間されないため、透明電極層１４０Ａと透明電極層１４０Ｂが非常に近接しており、導電性接着層１６１，導電テープ１６２の接合（図８では、１６１，１６２を合わせて１部材として図示）およびハンダ１６３によるリード線１６４の融着などの後工程や、調光装置の使用時の温度条件に応じて調光シート１１０が熱膨張することもあり、調光層１２０が除去されてむき出しの状態にある透明電極層１４０Ａと透明電極層１４０Ｂとの電気的短絡のリスクが非常に高い。

対して、実施形態１（図１（ｄ））の調光シート１１０の接続部１６０Ａ，１６０Ｂは、
図１（ａ），図８（ｂ）に示すカットライン１８０Ａ，１８０Ｂでの断裁により、ａ点とｂ点の離間は確実となり、電気的短絡のリスクは解消される。

＜実施形態２＞
図９は、接続部１６０Ａ（第１領域），１６０Ｂ（第２領域）の変形例を示す説明図である。上述した通り、切り欠き線１８０Ａ，１８０Ｂは曲線でも良い。また、切り欠き線１８０Ａと１８０Ｂとは、平面視において１０°～１７０°の範囲の夾角をなして交点ｃで交差する。

図９（ａ）は、夾角（∠ａｃｂ）が鈍角となる場合であり、図１に示す場合（∠ａｃｂが鋭角）に比べて、辺ａｃと辺ｂｃの離間が一層大きくなっており、接続部１６０Ａ，１６０Ｂの電気的短絡のリスクはさらに低減されている。図９（ｂ）は、上に凸の曲線による切り欠き線１８０Ａ，１８０Ｂを規定した場合であり、点ｃにおける曲線との接触角は一層大きく、１７０°に近い。線分ｅａの長さ，線分ｇｂの長さ（調光シート１１０の下辺端部で除去されなかった長さ）は、図９（ａ）と図９（ｂ）では共に等しく設定しているが、第１領域，第２領域の面積は共に図９（ａ）の方が大きい。

図９（ａ）の第１領域に、所定サイズの導電性接着層１６１，導電テープ１６２を接合する場合、図９（ａ）では第１領域内に収まっているが、図９（ｂ）では同サイズの導電性接着層１６１，導電テープ１６２（点線で示す）は第１領域からはみ出ることになる。図９（ｂ）の曲線タイプは、導電性接着層１６１，導電テープ１６２が小サイズで十分である場合に、過剰なサイズの接続部１６０Ａ（第１領域），１６０Ｂ（第２領域）を作製せずに済ませる上で有効である。

夾角（∠ａｃｂ）は、１０°～１７０°の範囲で任意に設定可能であるが、好ましくは３０°～１５０°の範囲が適切である。３０°未満であると接続部１６０Ａと１６０Ｂの電気的短絡のリスクが高く、１５０°を超えると第１領域，第２領域の面積確保が困難となり、導電性接着層１６１，導電テープ１６２の配置スペースの確保が難しくなるためである。

接続部１６０Ａ，１６０Ｂを形成し、そのハーフカット断面に露出する調光層１２０を被覆して保護するシール剤を形成した矩形の調光シート１１０には接続部を形成した下辺以外の３辺の外周縁を有する。外周縁でも露出する調光層１２０を被覆して保護するにあたり、符号１７３で示す形態のシール剤を適用することはシール剤の過剰な使用と、調光シート１１０の厚さ増大や気泡発生の原因となる凹凸形成に他ならないため、符号１７１で示す形態のシール剤を適用することが望ましい。図１０に示すように、調光シート１１０の外周縁にも調光シート１１０のハーフカット処理を行なった上でシール１７１を形成すると、調光層１２０が一層確実に保護される。

１００調光装置
１１０調光シート
１２０調光層
１３０Ａ，１３０Ｂ透明電極シート
１４０Ａ，１４０Ｂ透明電極層
１５０Ａ，１５０Ｂ透明支持層
１６０Ａ，１６０Ｂ接続部
１６１導電性接着層
１６２導電テープ
１６３はんだ
１６４リード線
１７０，１７１，１７２，１７３シール剤
１８０Ａ，１８０Ｂ断裁線
１９０Ａ，１９０Ｂハーフカットライン

Claims

液晶組成物を含む調光層、第１透明電極シート、および、第２透明電極シートを備える調光シートと、
前記第１透明電極シートと電源とを接続するための第１接続部と、
前記第２透明電極シートと電源とを接続するための第２接続部と、
を備える調光装置であって、
前記第１透明電極シートは、第１透明支持層に第１透明電極層が成膜されてなり、
前記第２透明電極シートは、第２透明支持層に第２透明電極層が成膜されてなり、
前記調光層は、前記第１透明電極層側と前記第２透明電極層側に面するように、前記第１電極シートと前記第２電極シートとに挟まれており、
前記第１接続部は、前記第２透明電極シートが切り欠かれて露出した前記第１透明電極層上の第１領域に接合された第１導電性接着層と、前記第１導電性接着層に接合されて外部電源と電気的接続する第１配線部材とを備え、
前記第２接続部は、前記第１透明電極シートが切り欠かれて露出した前記第２透明電極層上の第２領域に接合された第２導電性接着層と、前記第２導電性接着層に接合されて外部電源と電気的接続する第２配線部材とを備え、
前記第１領域と前記第２領域とは、前記調光シートの平面視において一点で接している構成であり、
前記第１領域と前記第２領域の外形を規定する前記第２透明電極シートの切り欠き線および前記第１透明電極シートの切り欠き線が交差した夾角が鈍角であることを特徴とする調光装置。
液晶組成物を含む調光層、第１透明電極シート、および、第２透明電極シートを備える調光シートと、
前記第１透明電極シートと電源とを接続するための第１接続部と、
前記第２透明電極シートと電源とを接続するための第２接続部と、
を備える調光装置であって、
前記第１透明電極シートは、第１透明支持層に第１透明電極層が成膜されてなり、
前記第２透明電極シートは、第２透明支持層に第２透明電極層が成膜されてなり、
前記調光層は、前記第１透明電極層側と前記第２透明電極層側に面するように、前記第１電極シートと前記第２電極シートとに挟まれており、
前記第１接続部は、前記第２透明電極シートが切り欠かれて露出した前記第１透明電極層上の第１領域に接合された第１導電性接着層と、前記第１導電性接着層に接合されて外部電源と電気的接続する第１配線部材とを備え、
前記第２接続部は、前記第１透明電極シートが切り欠かれて露出した前記第２透明電極層上の第２領域に接合された第２導電性接着層と、前記第２導電性接着層に接合されて外部電源と電気的接続する第２配線部材とを備え、
前記第１領域と前記第２領域とは、前記調光シートの平面視において一点で接している構成であり、
前記第１領域と前記第２領域の外形を規定する前記第２透明電極シートの切り欠き線および前記第１透明電極シートの切り欠き線は曲線であることを特徴とする調光装置。