JP7432139B2 - 調光装置 - Google Patents

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Description

本開示は、調光装置に関する。
従来、窓等の透光部材と組み合わせて用いられ、外来光の透過を制御する電子ブラインド等に利用可能な調光部材や、このような調光部材を用いた調光装置等が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。このような調光部材の1つに、液晶層を備える液晶フィルムが知られている。この液晶フィルムは、透明電極を含む透明な樹脂製の基材により液晶材料を挟持し、これをさらに直線偏光板により挟持する等して作成される。そして、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ことができる。
特許第6135816号公報 特開2017-187810号公報
このような液晶フィルムを自動車のルーフウィンドウ、サイドウィンドウ等に利用可能な調光部材とする場合には、液晶フィルムを、中間膜を介して一対のガラスで挟み、合わせガラスとすることが好適である。しかしながら、液晶フィルムを挟み込んだ合わせガラスでは、各部材を一体に圧着する際にその表面にかかる圧力が均一でない場合や、使用するガラスや中間膜の形状が上下で一致しない場合、中間膜や液晶フィルムにシワが生じた場合等、液晶の不均一な分布により、局所的に液晶が多く存在する現象である液晶だまりが生じやすく、調光機能を有する合わせガラスとしての品質や外観が低下するという問題がある。
本実施の形態は、局所的に液晶が多く存在する現象である液晶だまりの発生を抑制することが可能な、調光装置を提供する。
本実施の形態による調光装置は、第1透明基板と、第2透明基板と、前記第1透明基板と前記第2透明基板との間に配置された調光セルと、前記第2透明基板と前記調光セルとの間に配置された中間膜と、を備え、前記第1透明基板と前記調光セルとの間に、空隙層又は流動性樹脂層が設けられている。
本実施の形態による調光装置において、前記第1透明基板と前記調光セルとは、前記空隙層又は前記流動性樹脂層を介して直接対向していても良い。
本実施の形態による調光装置において、前記第1透明基板又は前記調光セルの、前記空隙層又は前記流動性樹脂層に面する面上に、反射防止層が設けられていても良い。
本実施の形態による調光装置において、前記第1透明基板のうち、前記調光セルと重なる領域が、他の領域よりも薄肉化されていても良い。
本実施の形態による調光装置において、前記第1透明基板のうち、前記空隙層又は前記流動性樹脂層の反対側に、第3透明基板が配置され、前記第1透明基板と前記第3透明基板との間に、追加の中間膜が設けられていても良い。
本実施の形態による調光装置において、前記空隙層又は前記流動性樹脂層の厚みが、100μm以上300μm以下であっても良い。
本実施の形態による調光装置において、前記第1透明基板と前記第2透明基板との間に、平面視において前記調光セルの周囲を取り囲むように形成された額縁形状の中間膜が配置され、前記額縁形状の中間膜は、前記空隙層又は前記流動性樹脂層に連通する溝を有しても良い。
本実施の形態による調光装置において、前記第1透明基板は、前記空隙層又は前記流動性樹脂層に連通する溝を有しても良い。
本開示の実施の形態によれば、局所的に液晶が多く存在する現象である液晶だまりの発生を抑制することができる。
図1は、一実施の形態による調光装置を示す斜視図である。 図2は、一実施の形態による調光装置を示す断面図である。 図3は、一実施の形態による調光装置を示す分解斜視図である。 図4(a)-(d)は、一実施の形態による調光セルの製造方法を示す断面図である。 図5(a)-(c)は、一実施の形態による調光セルの製造方法を示す断面図である。 図6(a)-(c)は、一実施の形態による調光装置の製造方法を示す断面図である。 図7(a)-(c)は、調光装置の作製後、調光セルの液晶だまりが解消する際の作用を示す断面図である。 図8は、第1の変形例による調光装置を示す断面図である。 図9は、第2の変形例による調光装置を示す断面図である。 図10(a)(b)は、第3の変形例による調光装置を示す断面図である。 図11は、第4の変形例による調光装置を示す断面図である。 図12は、第5の変形例による調光装置を示す断面図である。 図13は、第5の変形例による調光装置を示す分解斜視図である。 図14は、第6の変形例による調光装置を示す断面図である。 図15は、第6の変形例による調光装置を示す分解斜視図である。 図16は、第7の変形例による調光装置を示す断面図である。 図17は、第7の変形例による調光装置を示す分解斜視図である。
以下、図1乃至図7を参照して一実施の形態について説明する。
以下に説明する調光装置10は、光の透過率の調整が求められる様々な技術分野に応用可能であり、適用範囲は特に限定されない。調光装置10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。
なお以下に説明する調光装置10は、一実施の形態を例示しているに過ぎない。したがって例えば、調光装置10の構成要素として以下に挙げられている要素の一部が、他の要素に置換されてもよいし、含まれていなくてもよい。また以下に挙げられていない要素が、調光装置10の構成要素として含まれていてもよい。また図面中には、図示と理解のしやすさの便宜上、縮尺及び寸法比等を、実物のそれらから適宜変更又は誇張されている部分がある。
(調光装置)
図1は、本実施の形態による調光装置(合わせガラス)10を示す図である。本実施の形態による調光装置10は、その表面形状が曲面形状を有する3次元形状により構成されており、図1では、一例として、調光装置10が一方の面側に凸となる形状を有している。なお、調光装置10は、これに限らず、例えば、表面形状が平面状(すなわち、平板状)としてもよいし、その表面形状が曲面形状を有する2次元形状(例えば、円筒の一部を構成する形状)等としてもよい。ここで、3次元形状とは、単純な円筒面ではなく、平面を伸縮なしに変形させるだけでは構成できない曲面であり、単一の軸を中心として2次元的に曲がった2次元形状(2次元曲面)、或いは、互いに平行な複数の軸を中心として異なる曲率で2次元的に曲がった2次元形状(2次元曲面)とは区別されるものである。すなわち、3次元形状とは、互いに対して傾斜した複数の軸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による形状である。また本明細書中、平面視とは、調光装置10の主たる面に対して垂直な方向から見た状態をいう。
図1に示すように、本実施の形態による調光装置10は、第1ガラス板11と、調光セル20と、中間膜14と、第2ガラス板12とを備えている。第1ガラス板11と、調光セル20と、中間膜14と、第2ガラス板12とは、この順番で積層配置されている。また、第1ガラス板11と調光セル20との間に空隙層Gが設けられている。
図2は、本実施の形態による調光装置10の層構成を示す断面図であり、図3は、本実施の形態による調光装置10の層構成を示す分解斜視図である。なお、本実施の形態の調光装置10は、3次元形状の表面形状を有しているが、図2及び図3では、理解を容易にするために、調光装置10の表面形状が平面状である場合の図を示している。
図2に示すように、調光装置10は、第1ガラス板11と、第2ガラス板12と、第1ガラス板11と第2ガラス板12との間に配置された調光セル20とを備えている。調光セル20は、第1基材24と第1透明電極25と第1配向層26とを含む第1積層体21と、第2基材27と第2透明電極28と第2配向層29とを含む第2積層体22と、第1積層体21と第2積層体22との間に配置された液晶層23とを備えている。
第1ガラス板(第1透明基板)11及び第2ガラス板(第2透明基板)12は、それぞれ、調光装置10の表裏面に配置され、高い透光性を有する板ガラスである。第1ガラス板11及び第2ガラス板12は、その表面形状が曲面形状を有する3次元形状であり、一方の面側に凸となる曲面形状を有する形状に予め形成されている(図1参照)。この場合、第1ガラス板11及び第2ガラス板12は、第2ガラス板12側に対して第1ガラス板11側が凸状になるように形成されているが、これに限らず、第1ガラス板11側に対して第2ガラス板12側が凸状になるように形成されていても良い。また、本実施の形態では、第1ガラス板11及び第2ガラス板12は、厚さが0.5mm以上4mm以下であり、一例として、いずれも厚さ2mmの板ガラスを用いている。第1ガラス板11及び第2ガラス板12は、無機ガラスでも良く、樹脂ガラスでも良い。樹脂ガラスとしては、例えば、ポリカーボネート、アクリル等を用いることができる。第1ガラス板11及び第2ガラス板12として無機ガラスを用いた場合、耐熱性、耐傷性に優れた調光装置10とすることができる。他方、第1ガラス板11及び第2ガラス板12として樹脂ガラスを用いた場合、調光装置10を軽量化することができる。さらに、第1ガラス板11及び第2ガラス板12には、必要に応じて、ハードコート等の表面処理がなされても良い。
中間膜(第1中間膜)14は、第2ガラス板12と調光セル20とを接合させる部材である。本実施の形態では、中間膜14は、PVB(ポリビニルブチラール)樹脂製のシートを用いている。なお、中間膜14の素材としては、上記PVBに限らす、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、中間膜14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。具体的には、中間膜14の厚さは、300μm以上2.5mm以下としても良く、一例として厚さ760μmのものが用いられる。
また、図2及び図3に示すように、中間膜14には、額縁中間膜(第2中間膜)16が接続されている。この額縁中間膜16は、平面視で額縁形状の中間膜であり、より具体的には平面ロ字形状(中央がくり抜かれた四角形形状)を有する中間膜である。また額縁中間膜16は、第1ガラス板11と第2ガラス板12との間に配置されており、第1ガラス板11と中間膜14とを互いに接合している。額縁中間膜16は、中間膜14と同一の材料から構成されても良い。額縁中間膜16を設けることにより、調光装置10の側面からの水分等の侵入を抑止し、調光装置10の遮水性をより高めることができる。
額縁中間膜16は、(平面視で)中間膜14が調光セル20よりも大きい場合に、断面視において、調光セル20の厚み部分に形成される中間膜である。この額縁中間膜16は、平面視において調光セル20の周囲を取り囲むように形成され、中間膜14の形状から調光セル20の形状をくり抜いた額縁状の中間膜である。この場合、第1ガラス板11と中間膜14との間であって、調光セル20の周囲に相当する部分に、額縁中間膜16が形成されている。また第1ガラス板11と中間膜14との間であって、空隙層Gの周囲に相当する部分にも、額縁中間膜16が形成されている。なお、額縁中間膜16の幅W1(図3参照)は、0mm以上、ガラス幅の1/4以下程度とすることが好ましい。
調光セル20(調光フィルム、液晶フィルム)は、印加電圧を変化させることにより透過光の光量を制御することができるフィルムである。調光セル20は、第1ガラス板11と第2ガラス板12との間に挟持されるように配置されている。この調光セル20は、二色性色素を使用したゲストホスト型の液晶層を有しており、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。調光セル20は、フィルム状の第1積層体21と、フィルム状の第2積層体22と、第1積層体21と第2積層体22との間に配置された液晶層23とを備えている。
図2に示すように、第1積層体21は、第1基材24と、第1透明電極25と、第1配向層26とを積層して形成される。すなわち、第1ガラス板11側から、第1基材24と、第1透明電極25と、第1配向層26とがこの順番で積層配置されている。また第2積層体22は、第2基材27と、第2透明電極28と、第2配向層29とを積層して形成される。すなわち、中間膜14側から、第2基材27と、第2透明電極28と、第2配向層29とがこの順番で積層配置されている。
さらに、第1積層体21と第2積層体22との間には、複数のビーズスペーサー31が配置されている。液晶層23は、第1積層体21及び第2積層体22の間において、複数のビーズスペーサー31の間に充填配置されている。複数のビーズスペーサー31は、それぞれ不規則的又は規則的に配置されていても良い。
調光セル20は、この第1積層体21及び第2積層体22に設けられた第1透明電極25及び第2透明電極28の駆動により、液晶層23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ものである。
第1基材24及び第2基材27は、透明な樹脂製であって、可撓性を有するフィルムを適用することができる。第1基材24及び第2基材27としては、光学異方性が小さく、また、可視域の波長(380nm以上800nm以下)における透過率が80%以上である透明樹脂フィルムを適用することが望ましい。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24及び第2基材27として用いられる透明樹脂フィルムの厚みは、その材料にもよるが、その透明樹脂フィルムが可撓性を有する範囲内で適宜選択することができる。第1基材24及び第2基材27の厚みは、それぞれ50μm以上200μm以下としても良い。本実施の形態では、第1基材24及び第2基材27の一例として、厚み125μmのポリエチレンテレフタレートフィルムが適用される。
第1透明電極25及び第2透明電極28は、それぞれ第1基材24及び第2基材27(透明樹脂フィルム)に積層される透明導電膜から構成されている。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。
酸化錫(SnO)系としてはネサ(酸化錫SnO)、ATO(Antimony Tin Oxide:アンチモンドープ酸化錫)、フッ素ドープ酸化錫が挙げられる。酸化インジウム(In)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。本実施の形態では、第1透明電極25及び第2透明電極28を構成する透明導電膜は、ITOにより形成されている。
ビーズスペーサー31は、液晶層23における外周部を除く部分の厚み(セルギャップ)を規定する部材である。本実施の形態では、ビーズスペーサー31として、球形状のビーズスペーサーを用いている。ビーズスペーサー31の直径は、1μm以上20μm以下、好ましくは3μm以上15μm以下の範囲としても良い。ビーズスペーサー31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、このビーズスペーサーは、球形状による構成の他、円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状等のロッド形状により構成してもよい。またビーズスペーサー31は、透明部材により製造されるが、必要に応じて着色した材料を適用して色味を調整するようにしてもよい。
なお、本実施の形態では、ビーズスペーサー31は、第2積層体22に設けられるが、これに限定されるものでなく、第1積層体21及び第2積層体22の両方、又は、第1積層体21にのみ設けられるようにしてもよい。また、ビーズスペーサー31は必ずしも設けられていなくてもよい。または、ビーズスペーサー31に代えて、あるいはビーズスペーサー31とともに、柱状のスペーサーを用いても良い。
第1配向層26及び第2配向層29は、液晶層23に含まれる液晶分子群を所望方向に配向させるための部材である。第1配向層26及び第2配向層29は、光配向層により形成される。光配向層に適用可能な光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を広く適用することができ、例えば、光分解型、光二量化型、光異性化型等を挙げることができる。本実施の形態では、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。
なお、光配向層に代えて、ラビング配向層を用いてもよい。ラビング配向層に関しては、ラビング処理を行わないものとしてもよいし、ラビング処理を行い、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。なお、本実施の形態では、調光セル20は、第1配向層26及び第2配向層29を備えているが、これに限らず、第1配向層26及び第2配向層29を備えない形態としてもよい。
液晶層23には、ゲストホスト液晶組成物、二色性色素組成物を広く適用することができる。ゲストホスト液晶組成物にはカイラル剤を含有させるようにして、液晶材料を水平配向させた場合に液晶層23の厚み方向に螺旋形状に配向させるようにしてもよい。また、第1積層体21と第2積層体22との間において、液晶層23を取り囲むように、平面視で環状または枠状のシール材32が配置されている。このシール材32により、第1積層体21と第2積層体22とが一体に保持され、液晶材料の漏出が防止される。シール材32は、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。
調光セル20は、この遮光時におけるゲストホスト液晶組成物の配向が電界印加時となるように、第1配向層26及び第2配向層29を、一定の方向にプレチルトに係る配向規制力を設定した垂直配向層により構成し、これによりノーマリークリアとして構成される。なお、この透光時の設定を電界印加時としてノーマリーダークとして構成してもよい。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。
なお、本実施の形態の調光セル20は、ゲストホスト型の液晶層23を備える例を示したが、これに限られるものではない。調光セル20は、二色性色素組成物を用いないTN(Twisted Nematic)方式、VA(Vertical Alignment)方式、IPS(In-Plane-Switching)方式等の液晶層23を備える構成としてもよい。このような液晶層23を備える場合、第1基材24及び第2基材27の表面にそれぞれ直線偏光層をさらに設けることで、調光フィルムとして機能させることができる。
本実施の形態において、上述したように、第1ガラス板11と調光セル20との間に空隙層Gが設けられている。すなわち第1ガラス板11と調光セル20とは互いに接合されることなく、厚み方向に一定の間隔を空けて配置されている。空隙層Gには、空気が充填されているが、これに限らず、窒素や不活性ガス等の気体が充填されていても良い。空隙層Gの平面形状は、調光セル20の平面形状と略同一となっている。この空隙層Gの厚みは、例えば0μmより大きく10000μm以下としても良く、100μm以上300μm以下とすることが好ましい。とりわけ空隙層Gの厚みを100μm以上300μm以下とした場合、空隙層Gの存在によって生じる干渉ムラ(ニュートンリング)の発生を抑制することができる。すなわち、空隙層Gの厚みを100μm以上300μm以下とした場合、空隙層Gの厚みが可視光の波長(380nm以上800nm以下)に対して十分大きくなる。このため、調光装置10に入射した光のうち、第1ガラス板11と空隙層Gとの界面で反射する光と、空隙層Gと調光セル20との界面で反射される光との干渉が抑制され、ニュートンリングの発生を抑えることができる。この結果、調光装置10の外観を良好にすることができる。なお、上記空隙層Gの厚みとは、第1ガラス板11の法線方向に平行な方向に測定した値をいう。また、空隙層Gの厚みが面内で均一でない場合、上記空隙層Gの厚みとは、空隙層Gのうち面内で最も厚みが厚い部分における値をいう。
このように、第1ガラス板11と調光セル20との間に空隙層Gが形成されることにより、後述するように、調光セル20のセルギャップ不良が減少し、液晶層23の一部に局所的に液晶が多く存在する現象である液晶だまりの発生を抑制することができる。また、第1ガラス板11と調光セル20との間に空隙層Gが設けられることにより、調光装置10の断熱性が向上し、調光装置10を配置した車両や建物の保温性を高めることができる。また、調光装置10は、調光セル20を遮光状態にすると、調光セル20と空隙層Gの界面及び第1ガラス板11と空隙層Gの界面での反射により、第1ガラス板11側から見ると、鏡面状に観察される。
また、第1ガラス板11と調光セル20とは、空隙層Gを介して直接対向している。この場合、第1ガラス板11と調光セル20との間には、フィルムが設けられていない。これにより、第1ガラス板11と調光セル20との間に挿入された柔軟なフィルムにうねりが生じることによって、調光装置10に外観不良が生じることを抑えることができる。また、第1ガラス板11と調光セル20との間には、ビーズスペーサーが設けられていない。すなわち第1ガラス板11は剛体であるため、ビーズスペーサーを設けなくても、空隙層Gの厚みを面内でほぼ均等に維持することができる。このように、空隙層Gの厚みが面内でばらつくことが抑えられるので、上述したニュートンリングの発生を少なくすることができる。また、調光装置10に入射した光が空隙層Gに存在するビーズスペーサーによって反射されることがないので、外観不良の発生を抑えることができる。
本実施の形態において、空隙層Gは調光セル20の一方の面側(第1ガラス板11側)のみに設けられているが、これに限らず、空隙層Gが調光セル20の他方の面側(第2ガラス板12側)のみに設けられていても良い。
図3に示すように、調光装置10は、調光コントローラ91に接続され、調光コントローラ91にはセンサ装置92及びユーザ操作部93が接続される。調光コントローラ91は、調光装置10の調光状態を制御し、調光装置10による光の遮断及び透過を切り換えたり、調光装置10における光の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91は、調光装置10の外部電極基板35に接続され、調光装置10の液晶層23に印加する電界を調整して液晶層23中の液晶分子の配向を変えることで、調光装置10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91は、任意の手法に基づいて液晶層23に印加する電界を調整できる。調光コントローラ91は、例えばセンサ装置92の測定結果やユーザ操作部93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、液晶層23に印加する電界を調整し、調光装置10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91は、液晶層23に印加する電界を、センサ装置92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93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92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、調光装置10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91には、必ずしもセンサ装置92及びユーザ操作部93の両方が接続されている必要はなく、センサ装置92及びユーザ操作部93のうちのいずれか一方のみが接続されていてもよい。
外部電極基板35は、第1積層体21と第2積層体22とによって挟持されている。外部電極基板35が形成される領域において、第1積層体21及び第2積層体22は、面方向外側に向けて突出する電極用突出片36を有している。外部電極基板35は、電極用突出片36の内部に埋め込まれている。外部電極基板35及び電極用突出片36は、額縁中間膜16と中間膜14との間に挟まれ、額縁中間膜16及び中間膜14から外方に突出する。
(調光セルの製造方法)
次に、本実施の形態による調光装置10の調光セル20の製造方法について、図4(a)-(d)及び図5(a)-(c)を用いて説明する。図4(a)-(d)及び図5(a)-(c)は、本実施の形態による調光セル20の製造方法を示す断面図である。
まず、図4(a)に示すように、ロール状に供給された第2基材27を準備する。続いて、図4(b)に示すように、スパッタリング装置を使用したスパッタリング等によって、第2基材27上に例えばITOからなる第2透明電極28を形成する。このとき、透明電極を所定のパターン形状となるようにパターンニングしてもよい。
次に、図4(c)に示すように、第2透明電極28を形成した第2基材27上に第2配向層29に係る塗工液を塗工した後、露光し、第2配向層29を作製する。このようにして、第2基材27と、第2透明電極28と、第2配向層29とが積層された第2積層体22が準備される。
なお、図4(a)-(c)に示す工程と同様にして、第1基材24と、第1透明電極25と、第1配向層26とが積層された第1積層体21も準備する。
続いて、図4(d)に示すように、第2積層体22の第2配向層29上に、ビーズスペーサー31を配置する。このビーズスペーサー31の配置は、湿式/乾式散布に加え、種々の配置方法を広く適用することができる。例えば、ビーズスペーサー31を樹脂成分と共に溶剤に分散して製造した塗工液を部分的に塗工した後、乾燥、焼成の処理を順次実行することにより、第2配向層29上にランダムにビーズスペーサー31を配置して移動困難に保持しても良い。なお、図示していないが、このビーズスペーサー31の外周が第2配向層29で覆われるようにしても良い。具体的には、第2配向層29に係る塗工液にビーズスペーサー31を混合させて第2配向層29を形成することにより、ビーズスペーサー31が第2配向層29に薄く覆われて保持される形態にすることができる。
次に、図5(a)に示すように、第2積層体22の第2配向層29上にディスペンサを使用してシール材32を塗布する。このシール材32は、液晶層23を作製する部位を取り囲むように枠形状に塗布される。
次いで、図5(b)(c)に示すように、第2積層体22と第1積層体21とを互いに積層し、液晶層23を配置する。この間、まず図5(b)に示すように、シール材32によって囲まれた領域に液晶層23を構成する液晶を滴下する。このとき、液晶層23は、シール材32の内側であって、ビーズスペーサー31の周囲に充填される。
続いて、図5(c)に示すように、液晶層23を配置した第2積層体22と、予め準備した第1積層体21とを互いに積層して押圧する。その後、紫外線を照射することによりシール材32を半硬化させた後、加熱し、これにより第1積層体21と第2積層体22とを一体化する。その後、このようにして作製された第1積層体21と第2積層体22との積層体をトリミングすることにより所望の大きさに切断する。
なお、上述したように、液晶層23を配置した後、第2積層体22と第1積層体21とを互いに積層することが好ましいが、これに限らず、第2積層体22と第1積層体21とを互いに積層した後、液晶層23を配置するようにしても良い。その後、第1積層体21と第2積層体22との間に外部電極基板35(図3参照)を取り付けることにより、本実施の形態による調光セル20が得られる。
(調光装置の製造方法)
次に、本実施の形態による調光装置10の製造方法(合わせガラス加工方法)について、図6(a)-(c)を用いて説明する。図6(a)-(c)は、調光装置10の製造方法を示す断面図である。
まず、図6(a)に示すように、第1ガラス板11及び第2ガラス板12を準備する。続いて、第1ガラス板11及び第2ガラス板12によって、額縁中間膜16と、調光セル20と、中間膜14とを挟み、合わせガラス積層体30を作製する。ここで、第1ガラス板11及び第2ガラス板12は、予め、表面形状が3次元形状である曲面形状が賦形されている。
次に、図6(b)に示すように、合わせガラス積層体30をバッグ51に封入する。バッグ51は、可撓性及び気密性を有するゴム製やシリコン製が好適である。また、このバッグ51には、通気管52が接続されており、この通気管52を介して不図示のポンプによりバッグ51内の空気を吸引する。これにより、合わせガラス積層体30の各部材間に残る空気を吸引し、調光装置10の内部に気泡等が残ることによる圧着不良を抑制できる。本実施の形態では、バッグ51内及び合わせガラス積層体30の内部が真空状態となるように吸引し、合わせガラス積層体30に対して差圧により大気圧程度(0.1MPa)の圧力がかかる例を挙げて説明する。しかしながら、これに限らず、例えば、不図示のポンプの吸引力を調整し、バッグ51内が完全に真空ではないが、合わせガラス積層体30の各部材間の空気が十分に吸引され、合わせガラス積層体30に対して、差圧により大気圧よりも小さい圧力がかかる状態としてもよい。
続いて、図6(c)に示すように、バッグ51に合わせガラス積層体30を封入した後、バッグ51ごと加熱・加圧装置53内へ配置する。続いて、所定の温度及び時間で、バッグ51ごと合わせガラス積層体30を加熱する。本実施の形態においては、中間膜14及び額縁中間膜16の軟化温度以上の温度で所定の時間、合わせガラス積層体30を加熱する。このとき、通気管52を介して不図示のポンプによりバッグ51内の空気を吸引することが好ましい。加熱・加圧装置53として使用する装置は、合わせガラス積層体30に対して十分に加熱や加圧が行えるのであれば特に限定しないが、例えば、オーブンやオートクレーブ用の装置等が挙げられる。この加熱により、中間膜14及び額縁中間膜16が溶融し、合わせガラス積層体30の第1ガラス板11、額縁中間膜16、調光セル20、中間膜14及び第2ガラス板12が圧着されて一体に接合され、調光装置10が得られる。なお、このとき、第1ガラス板11と調光セル20とは互いに直接接合されることがないので、これらの間に空隙層Gが形成される。このような空隙層Gが設けられていることにより、調光装置10の製造後、調光セル20の液晶層23に加わる圧力が解放されるため、調光セル20内に液晶層23の偏在が存在していたとしても、この液晶層23の偏在が自然に解消される。
その後、中間膜14及び額縁中間膜16の軟化温度以上で、合わせガラス積層体30(調光装置10)を所定の時間、加熱することにより、セルギャップ(液晶層23の厚み)を均一とする工程(均し工程)を行っても良い。
ところで、このようにして調光装置10を製造する合わせガラス加工の際、合わせガラス積層体30の各部材には圧力が加わる。この際、スペーサー(ビーズスペーサー31)が位置する部分では、本来のセルギャップ(液晶層23の厚み)を維持しているが、ビーズスペーサー31から離れると、本来のセルギャップの値よりも小さくなる。そして、このようなセルギャップにムラが生じると、調光装置10に外観不良が生じたり、調光機能が不均一化になったりする等、その品質が低下するおそれがある。
これに対して本実施の形態によれば、第1ガラス板11と調光セル20との間に空隙層Gが設けられている。これにより、調光セル20の液晶層23に液晶だまり(局所的に液晶が多く存在する現象)が生じていた場合でも、調光装置10の作製後、液晶層23に加わる圧力が解放された際、調光セル20が空隙層G内でセルギャップ(液晶層23の厚み)が均一になるように自然に移動する(図7(a)-(c)参照)。これにより、調光セル20の液晶だまりが解消され、調光セル20の液晶層23を面内で均一に分布させることができ、調光装置10の品質や外観を高めることができる。
また本実施の形態によれば、第1ガラス板11は剛体であるため、空隙層Gの厚みを面内でほぼ均等に維持することができる。このように、空隙層Gの厚みが面内でばらつくことが抑えられるので、空隙層Gの存在によって干渉ムラ(ニュートンリング)が発生することを抑えることができる。
また本実施の形態によれば、第1ガラス板11と調光セル20とは、空隙層Gを介して直接対向している。これにより、第1ガラス板11と調光セル20との間に存在するフィルムのうねりによって外観不良が発生することが抑えられる。また、また、調光装置10に入射した光が、第1ガラス板11と調光セル20との間に存在するビーズスペーサーによって反射されることがないので、外観不良の発生を抑えることができる。
また、本実施の形態によれば、第1ガラス板11と調光セル20との間に空隙層Gが設けられていることにより、調光装置10の断熱性を向上させ、調光装置10が設けられる車両や建造物の内部の保温性を高めることができる。
また、本実施の形態によれば、調光セル20の周囲を取り囲むように額縁形状の額縁中間膜16が形成され、額縁中間膜16は、第1ガラス板11と中間膜14とを接続している。これにより、調光装置10の側面からの水分等の侵入を抑止し、調光装置10の遮水性をより高めることができる。
(変形例)
次に、図8乃至図17を参照して、本開示の各種変形例について説明する。図8乃至図17は、それぞれ本開示の変形例による調光装置を示す図である。図8乃至図17において、図1乃至図7に示す形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
(第1の変形例)
図8は、第1の変形例による調光装置10Aを示している。図8に示す調光装置10Aにおいて、第1ガラス板11と調光セル20との間に、流動性樹脂層Lが設けられている。この流動性樹脂層Lは、第1ガラス板11と調光セル20との間の空間に封入されている。流動性樹脂層Lは、例えば、中間膜14よりも低い温度で軟化する透明樹脂であり、未硬化の液体であってもゲル状であってもよい。また、第1ガラス板11と調光セル20とは、流動性樹脂層Lを介して直接対向している。このような流動性樹脂層Lとしては、例えばグリセリン等を用いることができる。また流動性樹脂層Lは、流動性液体層であってもよい。流動性樹脂層Lの厚さは、0μmより大きく10000μm以下としても良く、100μm以上300μm以下とすることが好ましい。流動性樹脂層Lの厚みを100μm以上300μm以下とした場合、流動性樹脂層Lの存在によって生じる干渉ムラ(ニュートンリング)の発生を抑制することができる。このように、第1ガラス板11と調光セル20との間に流動性樹脂層Lを設けることにより、合わせガラス加工後に流動性樹脂層Lを流動させることができる。これにより、調光セル20の液晶層23の厚みを均一化し、液晶だまりの発生を抑えることができる。なお、後述する図9乃至図11に示す例においても、空隙層Gに代えて流動性樹脂層Lを設けても良い。
(第2の変形例)
図9は、第2の変形例による調光装置10Bを示している。図9に示す調光装置10Bにおいて、調光セル20の空隙層Gに面する面上に、反射防止層37が設けられている。このような反射防止層37としては、例えば、AR(Anti Reflection)フィルム、LR(Low Reflection)フィルム、AG(防眩、Anti Glare)フィルム、又はモスアイフィルムを用いても良い。ARフィルムは、反射光の干渉を利用して正反射を抑制するフィルムである。LRフィルムは、反射率の低い低反射材によって構成されるフィルムである。AGフィルムは、入射光を拡散させることで正反射を低減するフィルムである。またモスアイフィルムは、反射光を低減する構造として、多数の微小突起が反射防止を図る光の波長域の最短波長以下の間隔で規則正しく配置されてなる凹凸構造を含むフィルムである。反射防止層37の厚みは、30μm以上200μm以下としても良い。また反射防止層37は、光学透明粘着フィルムを介して調光セル20上に貼着されても良い。このような光学透明粘着フィルムは、例えばアクリル系粘着剤等の、OCA(Optical Clear Adhesive Film)と呼ばれる光学透明粘着フィルムを用いることができる。なお、反射防止層37は、第1ガラス板11の空隙層Gに面する面上に設けられていても良い(図9の仮想線)。また、反射防止層37は、調光セル20の空隙層Gに面する面と、第1ガラス板11の空隙層Gに面する面との両方に設けられていても良い。
このように、調光セル20又は第1ガラス板11の空隙層Gに面する面に反射防止層37を設けたことにより、調光装置10Bに入射した光が、第1ガラス板11と空隙層Gとの界面、又は空隙層Gと調光セル20との界面で反射することが抑えられる。これにより、第1ガラス板11と空隙層Gとの界面で反射する光と、空隙層Gと調光セル20との界面で反射される光との干渉が抑制され、ニュートンリングの発生を抑えることができる。
(第3の変形例)
図10(a)(b)は、第3の変形例による調光装置10Cを示している。図10(a)(b)に示す調光装置10Cにおいて、第1ガラス板11のうち、調光セル20と重なる領域(薄肉領域11a)が、他の領域(周縁領域11b)よりも薄肉化されている。具体的には、第1ガラス板11のうち、平面視で調光セル20と重なる領域が薄肉化されて薄肉領域11aを形成している。薄肉領域11aは、例えば加工前の平坦なガラス基板を切削加工することにより形成されても良い。薄肉領域11aの周縁には、額縁中間膜16と略同一の平面形状を有する周縁領域11bが形成されている。周縁領域11bは、薄肉化されておらず、薄肉領域11aよりも厚い領域である。また周縁領域11bは、額縁中間膜16に接合されている。薄肉領域11aの厚みは、周縁領域11bの厚みの85%以上95%以下としても良い。
図10(a)に示すように、周縁領域11bと額縁中間膜16との接合面が、調光セル20の表面(空隙層G側の面)に対して調光装置10Cの厚み方向に離れていても良い。これにより、空隙層Gの容積をより大きくすることができ、調光セル20に液晶だまりが発生することをより抑えることができる。
また、図10(b)に示すように、周縁領域11bと額縁中間膜16との接合面が、調光セル20の表面(空隙層G側の面)と同一平面上に位置していても良い。この場合、空隙層Gは、第1ガラス板11の薄肉領域11aと周縁領域11bとによって取り囲まれる空間に形成される。また、額縁中間膜16の厚みが調光セル20の厚みと略同一となっている。これにより、調光セル20に液晶だまりが発生することを抑えつつ、調光装置10Cの全体の厚みを薄くすることができる。
(第4の変形例)
図11は、第4の変形例による調光装置10Dを示している。図11に示す調光装置10Dにおいて、第1ガラス板11のうち、空隙層Gの反対側に第3ガラス板(第3透明基板)46が配置されている。また第1ガラス板11と第3ガラス板46との間に、追加の中間膜(第3中間膜)47が設けられている。第3ガラス板46は、調光装置10Dの最表面に位置しており、高い透光性を有する板ガラスである。第3ガラス板46の素材としては、上述した第1ガラス板11及び第2ガラス板12と同様のものを用いることができる。追加の中間膜47は、第1ガラス板11と第3ガラス板46とを接合させる部材である。追加の中間膜47の素材としては、上述した中間膜14と同様のものを用いることができる。
第1ガラス板11及び第3ガラス板46は、それぞれ第2ガラス板12と同一の厚みを有していても良く、異なる厚みを有していても良い。とりわけ、第1ガラス板11及び第3ガラス板46として、第2ガラス板12よりも薄いガラス、例えば厚さが0.5mm以上1mm以下のガラスを使用しても良い。一例として、第1ガラス板11及び第3ガラス板46の厚みは、0.5mm、0.7mm又は1mmのものを使用することかできる。これにより、調光装置10Dの全体の厚みを薄く抑えることができる。また、第1ガラス板11の大きさは、第3ガラス板46の大きさと同一となっているが、これに限らず、調光セル20の大きさと同一としても良く、第1ガラス板11と調光セル20の中間の大きさとしても良い。
このように、第1ガラス板11上に、追加の中間膜47と第3ガラス板46とを設けたことにより、調光装置10Dの耐衝撃性を高めることができる。第3ガラス板46が、全面にわたって追加の中間膜47に接合されているので、仮に第3ガラス板46、もしくは第1ガラス11が割れた場合であっても、第3ガラス板46の破片、もしくは第1ガラス11の破片が飛散することを抑制することができる。
(第5の変形例)
図12及び図13は、第5の変形例による調光装置10Eを示している。図12及び図13に示す調光装置10Eにおいて、第1ガラス板11と調光セル20との間に、流動性樹脂層Lが設けられている。また、額縁中間膜16は、流動性樹脂層Lに連通する溝48を有している。溝48は、額縁中間膜16の周縁の一部を幅方向に沿って切除して形成したものである。溝48は、額縁中間膜16の厚み方向の一部(第1ガラス板11側)に形成されている。溝48は、合わせガラス加工後に、第1ガラス板11と調光セル20との間の空間に流動性樹脂層Lを注入する際の注入口として用いられる。この場合、第1ガラス板11が剛体であるため、第1ガラス板11と調光セル20との間の空間が確保され、溝48から流動性樹脂層Lを注入する作業が容易となる。また、溝48は、流動性樹脂層Lを注入した後、額縁中間膜16の素材又はシーリング材を用いて塞ぐことが好ましい。なお、調光装置10Eにおいて、流動性樹脂層Lに代えて空隙層Gを用いても良い。この場合、合わせガラス加工時に第1ガラス板11と調光セル20との間の空隙層Gから空気が抜けた場合でも、溝48から空気又は窒素等の気体を注入して空隙層Gを復元することができる。
(第6の変形例)
図14及び図15は、第6の変形例による調光装置10Fを示している。図14及び図15に示す調光装置10Fにおいて、第1ガラス板11と調光セル20との間に、流動性樹脂層Lが設けられている。また、第1ガラス板11は、流動性樹脂層Lに連通する溝49を有している。溝49は、第1ガラス板11の周縁の一部を第1ガラス板11の面方向に沿って切削加工して形成したものである。また、溝49は、第1ガラス板11の厚み方向の一部(額縁中間膜16側)に形成されている。溝49は、合わせガラス加工後に、第1ガラス板11と調光セル20との間の空間に流動性樹脂層Lを注入する際の注入口として用いられる。この場合、第1ガラス板11が剛体であるため、第1ガラス板11と調光セル20との間の空間が確保され、溝49から流動性樹脂層Lを注入する作業が容易となる。また、溝49は、流動性樹脂層Lを注入した後、額縁中間膜16の素材又はシーリング材を用いて塞ぐことが好ましい。なお、調光装置10Fにおいて、流動性樹脂層Lに代えて空隙層Gを用いても良い。この場合、合わせガラス加工時に第1ガラス板11と調光セル20との間の空隙層Gから空気が抜けた場合でも、溝49から空気又は窒素等の気体を注入して空隙層Gを復元することができる。なお、第1ガラス板11の溝49と、額縁中間膜16の溝48(図12及び図13)とを両方とも形成しても良い。
(第7の変形例)
図16及び図17は、第7の変形例による調光装置10Gを示している。図16及び図17に示す調光装置10Gにおいて、第1ガラス板11と調光セル20との間に、流動性樹脂層Lが設けられている。また、額縁中間膜16は、流動性樹脂層Lに連通する溝48Aを有している。溝48Aは、額縁中間膜16の周縁の一部を幅方向に沿って切除して形成したものである。また、溝48Aは、額縁中間膜16の厚み方向の一部(第1ガラス板11側)に形成されている。溝48Aは、合わせガラス加工後に、第1ガラス板11と調光セル20との間の空間に流動性樹脂層Lを注入する際の注入口として用いられる。この場合、第1ガラス板11が剛体であるため、第1ガラス板11と調光セル20との間の空間が確保されやすく、溝48Aから流動性樹脂層Lを注入する作業が容易となる。また、溝48Aは、流動性樹脂層Lを注入した後、額縁中間膜16の素材又はシーリング材を用いて塞ぐことが好ましい。なお、調光装置10Gにおいて、流動性樹脂層Lに代えて空隙層Gを用いても良い。この場合、合わせガラス加工時に第1ガラス板11と調光セル20との間の空隙層Gから空気が抜けた場合でも、溝48Aから空気又は窒素等の気体を注入して空隙層Gを復元することができる。
さらに図16及び図17において、調光セル20の一部により、延長部61が形成されている。この延長部61は、調光装置10Gから面方向外側に向けて突出している。延長部61は、それぞれ溝48Aに収容されるように設けられており、第1ガラス板11に接している。また延長部61は、平面視で略長方形形状を有し、第1ガラス板11及び第2ガラス板12の外方に延びている。この場合、延長部61は、調光セル20の第1基材24の一部によって形成されている。このように、調光セル20に延長部61が形成されていることにより、延長部61上に位置する溝48Aから流動性樹脂層Lを注入する作業をより容易にすることができる。また、図16及び図17において、溝48Aを設けることなく、延長部61だけを設けてもよい。
上記各実施の形態及び変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記各実施の形態及び変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
10 調光装置
11 第1ガラス板
12 第2ガラス板
14 中間膜
16 額縁中間膜
20 調光セル
21 第1積層体
22 第2積層体
23 液晶層
24 第1基材
25 第1透明電極
26 第1配向層
27 第2基材
28 第2透明電極
29 第2配向層
31 ビーズスペーサー
32 シール材

Claims (7)

  1. 第1透明基板と、
    第2透明基板と、
    前記第1透明基板と前記第2透明基板との間に配置された調光セルと、
    前記第2透明基板と前記調光セルとの間に配置された中間膜と、を備え、
    前記第1透明基板と前記調光セルとの間に、空隙層又は流動性樹脂層が設けられ、
    前記第1透明基板と前記第2透明基板との間に、平面視において前記調光セルの周囲を取り囲むように形成された額縁形状の中間膜が配置され、前記額縁形状の中間膜は、前記額縁形状の中間膜の外部の空間から前記空隙層又は前記流動性樹脂層に連通する溝を有する、調光装置。
  2. 第1透明基板と、
    第2透明基板と、
    前記第1透明基板と前記第2透明基板との間に配置された調光セルと、
    前記第2透明基板と前記調光セルとの間に配置された中間膜と、を備え、
    前記第1透明基板と前記調光セルとの間に、空隙層又は流動性樹脂層が設けられ、
    前記第1透明基板と前記第2透明基板との間に、平面視において前記調光セルと前記空隙層又は流動性樹脂層との周囲を取り囲むように形成された額縁形状の中間膜が配置され、前記第1透明基板は、前記額縁形状の中間膜の外部の空間から前記空隙層又は前記流動性樹脂層に連通する溝を有する、調光装置。
  3. 前記第1透明基板と前記調光セルとは、前記空隙層又は前記流動性樹脂層を介して直接対向している、請求項1又は2に記載の調光装置。
  4. 前記第1透明基板又は前記調光セルの、前記空隙層又は前記流動性樹脂層に面する面上に、反射防止層が設けられている、請求項1又は2に記載の調光装置。
  5. 前記第1透明基板のうち、前記調光セルと重なる領域が、他の領域よりも薄肉化されている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の調光装置。
  6. 前記第1透明基板のうち、前記空隙層又は前記流動性樹脂層の反対側に、第3透明基板が配置され、前記第1透明基板と前記第3透明基板との間に、追加の中間膜が設けられている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の調光装置。
  7. 前記空隙層又は前記流動性樹脂層の厚みが、100μm以上300μm以下である、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の調光装置。
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