JP2018106079A - 調光フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】被貼着物に貼着された際に、温度変化による剥離が生じにくい調光フィルムを提供する。【解決手段】フィルム状の透明な第１基材１５を少なくとも有する第１積層体５Ｕと、フィルム状の透明な第２基材６を少なくとも有する第２積層体と、前記第１積層体５Ｕと前記第２積層体５Ｄとの間に挟持された液晶８ａと、前記第１積層体５Ｕ及び前記第２積層体５Ｄの少なくとも一方に設けられた透明電極１１，１６と、を備え、前記透明電極１１，１６の駆動により前記液晶８ａの配向を制御して透過光を制御する調光フィルム１において、前記第１基材１５と遅相軸と前記第２基材６の遅相軸とが直交する。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば窓に貼り付けて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フィルムに関する。

従来、例えば窓に貼り付けて外来光の透過を制御する調光フィルムに関する工夫が種々に提案されている（特許文献１、２）。このような調光フィルムの１つに、液晶を利用したものがある。この液晶を利用した調光フィルムは、透明電極を作製した透明フィルム材により液晶材料を挟持する。そして、液晶に印加する電界を変えることにより液晶の配向を変更し、外来光の透過量を制御する。

特開平０３−４７３９２号公報 特開平０８−１８４２７３号公報

この種の調光フィルムは、ガラス等に貼着される。一般にフィルム部材の熱膨張係数は、ガラス等の熱膨張係数に比べて大きい。このため、温度変化が大きいと、調光フィルムとガラスとの間で熱膨張係数の差によって剥がれが生じる場合がある。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、被貼着物に貼着された際に、温度変化による剥離が生じにくい調光フィルムを提供することを目的とする。

具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する。

（１） フィルム状の透明な第１基材を少なくとも有する第１積層体と、フィルム状の透明な第２基材を少なくとも有する第２積層体と、前記第１積層体と前記第２積層体との間に挟持された液晶と、前記第１積層体及び前記第２積層体の少なくとも一方に設けられた透明電極と、を備え、前記透明電極の駆動により前記液晶の配向を制御して透過光を制御する調光フィルムにおいて、前記第１基材と遅相軸と前記第２基材の遅相軸とが直交する調光フィルム。

（２） （１）において、前記第１基材及び前記第２基材の熱膨張係数が７．０×１０^−５／℃以下である。

（３） （１）または（２）において、前記第１基材及び前記第２基材が、ポリカーボネートフィルム、ＣＯＰフィルムの何れかである。

（４） （１）から（３）のいずれかにおいて、前記液晶に、二色性色素が混合されていてもよい。

本発明によれば、被貼着物に貼着された際に、温度変化による剥離が生じにくい調光フィルムを提供することができる。

実施形態の調光フィルムを示す断面図である。 実施形態の調光フィルムにおける第１基材、第２基材の配置を説明する図である。 比較形態の調光フィルムにおける第１基材、第２基材の配置を説明する図である。 実施形態の調光フィルムの製造工程を示すフローチャートである。

（調光フィルム）
図１は、本発明の実施形態に係る調光フィルム１を示す断面図である。この調光フィルム１は、建築物の窓ガラス、ショーケース、屋内の透明パーテーション等の調光を図る部位に、粘着剤層等により貼り付けて使用され、印加電圧を変更することにより透過光の光量を制御する。

調光フィルム１は、液晶を利用して入射光の透過を制御する調光フィルム１であり、第２積層体５Ｄ及び第１積層体５Ｕにより液晶層８を挟持する液晶セル４により構成されている。

調光フィルム１には、液晶層８の厚みを一定に保持するためのスペーサ１２が第１積層体５Ｕ及び又は第２積層体５Ｄに設けられている。第１積層体５Ｕは、第１基材１５に第１透明電極１６、第１配向層１７を順次作成して形成される。第２積層体５Ｄは、第２基材６に第２透明電極１１、第２配向層１３を順次作成して形成される。
なお、ＩＰＳ方式による場合、第１透明電極１６、第２透明電極１１は、第１配向層１７又は第２配向層１３側に纏めて製造される。

調光フィルム１は、第１透明電極１６、第２透明電極１１との間の電位差を変化させることにより外来光の透過を制御し、透明状態と非透明状態とで状態を切り替えるように構成される。

（基材）
第１基材１５、第２基材６は、液晶セル４に適用可能な可撓性を有するＴＡＣ、ポリカーボネート、ＣＯＰ、アクリル、ＰＥＴなど各種の透明フィルム材を適用することがでる。本実施形態では、両面にハードコート層が作製されたポリカーボネート製のフィルム材を用いる。上下基板の遅相軸については後述する。
なお、本実施形態では遅相軸を例にして説明するが、複屈折の「主軸」であればよく、進相軸でも同様である。遅相軸とは、屈折率異方性を有する材料における屈折率が最大となる方向を向いた軸である。

（電極）
第１透明電極１６、第２透明電極１１は、液晶層８に電界を印加可能であって、透明と知覚される種々の構成を適用することができるが、本実施形態では、透明電極材であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）による透明導電膜を第１基材１５、第２基材６の全面に製造して形成される。上述したように、ＩＰＳ方式等においては、電極は所望の形状によりパターンニングされて製造される。

（配向層）
第１配向層１７、第２配向層１３は、ラビング処理により製造される。この場合、第１配向層１７、第２配向層１３は、ポリイミド等の配向層に適用可能な各種材料層を製造した後、この材料層の表面にラビングロールを使用したラビング処理により微細なライン状凹凸形状を製造して形成される。第１配向層１７、第２配向層１３は、ポリイミド樹脂層の他にアクリル、ポリエステル樹脂層であってもよい。

このようなラビング処理による配向層に代えて、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。
また、第１配向層１７、第２配向層１３は、光配向層により形成してもよい。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るが、本実施形態では、例えば光二量化型の材料を使用する。この光二量化型の材料については、「Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ， Ｋ．Ｓｃｈｍｉｔｔ， Ｖ． Ｋｏｚｉｎｋｏｖ ａｎｄ Ｖ． Ｃｈｉｇｒｉｎｏｖ ： Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．， ３１， ２１５５ （１９９２）」、「Ｍ． Ｓｃｈａｄｔ， Ｈ． Ｓｅｉｂｅｒｌｅ ａｎｄ Ａ． Ｓｃｈｕｓｔｅｒ ： Ｎａｔｕｒｅ， ３８１， ２１２（１９９６）」等に開示されている。

（スペーサ）
スペーサ１２は、液晶層８の厚みを規定するために設けられ、各種の樹脂材料を広く適用することができるが、本実施形態ではフォトレジストにより製造される。スペーサ１２は、第２透明電極１１を製造した基材６の上に、フォトレジストを塗工して露光、現像することにより製造される。
なお、スペーサ１２は、第１積層体５Ｕに設けるようにしてもよく、第１積層体５Ｕ及び第２積層体５Ｄの双方に設けるようにしてもよい。またスペーサ１２は、第２配向層１３の上に設けるようにしてもよい。さらに、スペーサは、いわゆるビーズスペーサを適用してもよい。

（液晶層）
液晶層８は、この種の調光フィルムに適用可能な各種の液晶材料を広く適用することができる。本実施形態では、液晶層８は、二色性色素が混合されたゲストホスト方式の液晶８ａである。ゲストホスト方式の液晶層８は、液晶分子の移動に伴い、二色性色素を移動させることで、光の透遮を制御することができる。
ホストとして、ＴＮ液晶（ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）用い、二色性色素をゲストとした場合、調光フィルムは、電圧が印加されていないときは液晶分子及び二色性色素が水平に並び、光をさえぎって画面が「黒」になる、いわゆるノーマリブラック型である。徐々に電圧を印加していくと、液晶分子が垂直に立ち上がるとともに二色性色素も立ち上がり、光が透過する。

ただし、これに限らず、ゲストホスト方式に用いられる液晶材料と色素としては、ゲストホスト方式について提案されている液晶材料と色素との混合物を広く適用することができる。

さらに、ゲストホスト方式に限らず、液晶層８の駆動に、ＶＡ（Ｖｉｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式を用いてもよい。ＶＡ方式は、液晶の配向を垂直配向と水平配向とで変化させて透過光を制御する方式であり、無電界時、液晶を垂直配向させることにより、液晶層８を垂直配向層により挟持して液晶セル４が構成され、電界の印加により液晶材料を水平配向させるように構成される。ＶＡ方式の場合、一般に電圧が印加されていないときに画面が「黒」になる、いわゆるノーマリブラック型である。

また、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式を用いてもよい。ＩＰＳ方式は、液晶層を挟持する１対の基材のうちの一方の基材に駆動用の電極をまとめて作製して、この電極により基材表面の面内方向の電界であるいわゆる横電界を形成して液晶の配向を制御する駆動方式である。

液晶層８を囲むように、枠状にシール材１９が配置されている。シール材１９は第１積層体５Ｕと第２積層体５Ｄとに固定され、このシール材１９により液晶の漏出が防止されている。ここでシール材１９は、例えばエポキシ樹脂、紫外線硬化性樹脂等を適用することができる。

（基材の配置）
図２は、調光フィルム１における第１基材１５、第２基材６の配置を説明する図である。調光フィルム１は、同一の材料、厚みによる透明フィルム材が第１基材１５、第２基材６に用いられて、遅相軸Ｌ１が直交するように第１基材１５、第２基材６が配置される。

第１基材１５、第２基材６との遅相軸Ｌ１を直交させる理由は以下の通りである。
本実施形態で用いる第１基材１５や第２基材６のようなフィルム部材は、一般に延伸工程を経て製造される。そして、フィルム部材は、延伸されると、その延伸方向の熱膨張係数が小さくなり、遅相軸は延伸方向を向く。

図３は比較形態の調光フィルム１’における第２基材６’、第１基材１５’の配置を説明する図である。比較形態では液晶層８を挟んで上下に配置された第２基材６と第１基材１５との遅相軸方向が平行である。このように第２基材６と第１基材１５との遅相軸方向を平行にすると、温度の上下に伴い、同じ方向に同様に伸縮する。

そうすると、例えばガラス等の熱膨張係数が小さい被貼着部材に貼着された場合、熱膨張係数の大きい方向において調光フィルム１は伸縮が大きいので、ガラスと調光フィルム１との間で伸縮率の差によって剥離が生じる場合がある。

これに対して本実施形態の場合、遅相軸Ｌ１が直交するように第１基材１５、第２基材６が配置されている。そうすると、第１基材１５は、第２基材６が伸縮する方向に伸縮しにくく、第２基材６が伸縮しようとしても、第１基材１５により規制されて、調光フィルム１における第２基材６の遅相軸の方向の伸縮が抑えられる。また、第２基材６は、第１基材１５が伸縮する方向に伸縮しにくく、第１基材１５が伸縮しようとしても、第２基材６により規制されて、調光フィルム１における第１基材１５の遅相軸方向の伸縮が抑えられる。

すなわち、調光フィルム１全体としての温度変化による伸縮が抑えられる。したがって、ガラス等のフィルム部材に対して熱膨張係数が小さい部材に貼着された場合における、剥がれが生じにくい。ゆえに、調光フィルム１とガラスとの間の剥離を抑制することができ、調光フィルム１の耐久性を向上することができる。

なお、この遅相軸Ｌ１の直交の範囲は、計測誤差、製造誤差等をも含めて２つの遅相軸Ｌ１の成す角度が９０度±２０度以内ではあるが、はがれを実用上充分に抑圧する観点からは、９０度±１０度以内であることが好ましく、さらには９０度±５度以内であることがより好ましい。

また基材の厚みは、バラツキがあることにより、同一のフィルム材を第１基材１５、第２基材６に適用した場合、基材６の厚み±１０μｍが基材１５の厚みであるが、遮光時における透過率を実用上充分に抑圧する観点からは、基材６の厚み±１０μｍが基材１５の厚みであることが好ましく、さらには基材６の厚み±５μｍが基材１５の厚みであることがより好ましい。
また、本実施形態において、第１基材１５、第２基材６の熱膨張係数は、７．０×１０^−５／℃以下が好ましい。熱膨張係数が大きいと、第１基材１５と第２基材６との間での剥離が生じる可能性があるからである。

（製造工程）
図４は、調光フィルムの製造工程を示すフローチャートである。この製造工程は、電極作製工程ＳＰ２おいて、フォトリソグラフィーの手法を適用して、第２基材６、第１基材１５の上に透明電極１１、１６をそれぞれ作成する。
さらに続いてスペーサ作製工程ＳＰ３において、基材６にフォトレジスト膜を作製した後、露光、現像処理し、これによりスペーサ１２を作製する。
続いて、配向層作製工程ＳＰ４において、スペーサ１２を作製した基材６の上に、また透明電極１６を作製した基材１５の上に、ポリイミド樹脂層の塗工液を塗工した後、乾燥、加熱処理し、これによりポリイミド膜を作製する。またこのポリイミド膜をラビング処理し、これにより配向層１３、１７を作製する。

また続いてこの製造工程は、封止工程ＳＰ５において、配向層１３を作製した基材６に、ディスペンサーを使用して枠形状によりシール材を塗布した後、この枠形状により囲まれる所定位置に、ディスペンサーを使用して液晶層８に係る液晶材料を滴下する。
その後、この製造工程は、第１基材１５、第２基材６を積層した後、押圧して加熱し、これにより液晶層８を挟持するようにして、第１積層体５Ｕ及び第２積層体５Ｄをシール材１９により貼り合せて一体化し、調光フィルム１を作製する。このとき、第２基材６と第１基材１５の遅相軸とを直交させる。

（実施例１）
両面にハードコート層が作製されたポリカーボネートによるフィルム材を基材として用い、第１基材１５、第２基材６の遅相軸Ｌ１が直交するように調光フィルム１を作製した。第１基材１５、第２基材６の熱膨張係数は７．０×１０^−５／℃以下である。
そしてその調光フィルム１を、ガラス板に貼着し、−４０℃と８０℃との間で冷却加熱するヒートサイクル試験を行った。ヒートサイクルの回数は３０回である。
その結果、調光フィルム１において、調光フィルム１とガラス板との端部において剥離が生じないことを確認した。

（比較例）
図３は比較例の調光フィルム１’における第２基材６’、第１基材１５’の配置を説明する図である。
実施例と同様に両面にハードコート層が作製されてなるポリカーボネートによるフィルム材を基材として用い、第２基材６’、第１基材１５’の遅相軸Ｌ１が直交するように調光フィルム１’を作製した。第２基材６’、第１基材１５’の熱膨張係数は、比較例においても７．０×１０^−５／℃以下である。
そしてその調光フィルム１’を、実施例と同様に、−４０℃と８０℃との間で冷却加熱するヒートサイクル試験を行った。ヒートサイクルの回数は３０回である。
その結果、調光フィルム１’において、調光フィルム１’とガラス板との端部において剥離が確認された。

以上、本実施形態によると、遅相軸Ｌ１が直交するように第１基材１５、第２基材６が配置されている。これにより調光フィルム１全体としての温度変化による伸縮が抑えられ、ガラス等のフィルム部材に対して熱膨張係数が小さい部材に貼着された場合における、剥がれが生じにくい。ゆえに、調光フィルム１とガラスとの間の剥離を抑制することができ、調光フィルム１の耐久性を向上することができる。
特に、本実施形態で液晶層８は、ゲストホスト方式の液晶層８である。ゲストホスト方式は、偏光板が不要である。偏光板は、熱収縮が非常に大きい。
本実施形態によると、ゲストホスト方式により偏光板を使用しないので、全体の熱的なゆがみが格段に抑えられ、シール材１９の決壊を抑えることができる。
そして、調光フィルム１とガラスとの間の貼り合せ部材との間に熱収縮の大きい偏光板が入らないので、基材と偏光板との間、偏光板とガラスとの間での剥がれといった問題が生じない。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態を種々に変更することができる。

すなわち上述の実施形態では、ＴＮ方式により液晶材料を駆動する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式により駆動する場合にも広く適用することができる。

また上述の実施形態では、フォトレジストによりスペーサを作製する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、いわゆるビーズスペーサを適用するようにしてもよい。

１ 調光フィルム
４ 液晶セル
５Ｄ 第２積層体
５Ｕ 第１積層体
６ 第２基材
８ 液晶層
１１ 第２透明電極
１２ スペーサ
１３ 第２配向層
１５ 第１基材
１６ 第１透明電極
１７ 第１配向層
１９ シール材

Claims (4)

1. フィルム状の透明な第１基材を少なくとも有する第１積層体と、
   フィルム状の透明な第２基材を少なくとも有する第２積層体と、
   前記第１積層体と前記第２積層体との間に挟持された液晶と、
   前記第１積層体及び前記第２積層体の少なくとも一方に設けられた透明電極と、を備え、
   前記透明電極の駆動により前記液晶の配向を制御して透過光を制御する調光フィルムにおいて、
   前記第１基材と遅相軸と前記第２基材の遅相軸とが直交する調光フィルム。
2. 前記第１基材及び前記第２基材の熱膨張係数が７．０×１０^−５／℃以下である透明フィルム基材を用いた請求項１に記載の調光フィルム。
3. 前記第１基材及び前記第２基材が、
   ポリカーボネートフィルム、ＣＯＰフィルムの何れかである請求項１又は請求項２に記載の調光フィルム。
4. 前記液晶に、二色性色素が混合されている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の調光フィルム。

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