JP2020112684A - 調光シートおよび調光ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】施工現場での取り扱い性，意匠性，防水性を高める上で有効な端部（周縁部）のシーリング構造が改良された調光フィルムを用いた調光シートを提案する。【解決手段】電気的制御によって光の透過状態を制御する光学素子（調光層）を備えた調光フィルムよりも大きい外形を有する２枚の樹脂フィルムにより調光フィルムが挟み込まれてラミネートされ、調光フィルムからはみ出した外縁では、樹脂フィルムがヒートシールされて封止された構成の調光シート。【選択図】図３

Description

本発明は、電気的制御によって光の透過状態を制御する光学素子（調光層）を備えた調光フィルムに関し、特に、調光フィルムの外周端面のシーリング構造が改良されて作製された調光シートに関する。

外部からの刺激（例えば、電圧，電流，光，熱など）を与えることによって、物質の状態を変化させる性質を利用した調光層を具備する調光フィルムが従来から知られている。このうち、不透明状態（あるいは、白濁状態）と透明状態とを切り替える調光フィルムは様々な用途で用いられている。

調光フィルムは、例えばガラス等の透明基材に固定することにより、窓ガラスや展示ウィンドウ、間仕切りなどに採用することが可能となり、例えばプライベート空間とパブリック空間とを分離するため等、空間を分離する設備の他、自動車のサンルーフやサンバイザー用途としての利用についても提案されている。

液晶組成物を含む調光層を利用した調光フィルムの普及が著しい。前記調光層を備える調光フィルムは、電極間に保持された調光層を備え、電極に印加する電圧により調光層に含まれる液晶分子の配向状態を変化させて、入射した光を散乱する不透明状態と、入射した光を透過する透明状態とを切り替え可能に構成されている（例えば、特許文献１参照）。

調光層を挟持する前面基板と背面基板が共にリジッドな基材（ガラス，樹脂板）でなく、フレキシブルな樹脂フィルムが用いられ、ロール・トゥ・ロール（roll to roll）方式での連続的な製造に適した構成（およびプロセス）の調光フィルムが提案されている。（特許文献２参照）

特開２０１４−１４６０５１号公報 特許第４３８７９３１号公報

液晶組成物を含む調光層は、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調光フィルム端部（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。

そのため、調光フィルム端部において、前面基板の表面と背面基板の側面および露出する調光層の側面に、シール剤を塗布する対策が採られている。

シール剤が樹脂製の接着剤の場合、防水機能が不十分である。また、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）を塗布形成した後、十分に乾燥硬化させる必要があり、乾燥工程のために設備や時間を要することになる。調光フィルムの使用形態として、垂直に立った状態のガラス板や間仕切りに貼り合わせて適用する場合、液状のシール剤を塗布形成することは、施工現場での取り扱いの面でも不利であるだけでなく、作業者の技量に応じた塗布ムラや外観不良を招きやすい実態にある。

本発明は、施工現場での取り扱い性，意匠性，防水性を高める上で有効な端部（周縁部）のシーリング構造が改良された調光フィルムを提案することを目的とする。

本発明による調光フィルムを用いた調光シートは、
第１の基材フィルムと、前記第１の基材フィルムの上に形成された第１の透明電極と、を有する第１の透明電極フィルムと、
第２の基材フィルムと、前記第２の基材フィルムの上に形成された第２の透明電極と、を有する第２の透明電極フィルムと、
前記第１の透明電極と前記第２の透明電極とを対向させて配置された前記第１の透明電極フィルムと前記第２の透明電極フィルムとの間に挟持された調光層と、を備える調光フィルム、および、
前記調光フィルムよりも大きい外形を有する一対の樹脂フィルム、を有し、
前記調光フィルムは、前記一対の樹脂フィルムに覆われつつ挟み込まれており、
前記一対の樹脂フィルムにおいて、前記調光フィルムからはみ出した余剰分は、互いに密着している構成である。

前記一対の樹脂フィルムの前記余剰分はヒートシールにより互いに密着していることが好ましい。

調光層は、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液晶分子が配置されたタイプのＰＮＬＣ（ポリマーネットワーク液晶）、またはポリマー中に分散配置される液晶分子を有するタイプのＰＤＬＣ（高分子分散液晶）の何れかの液晶層が用いられる。

一方の前記樹脂フィルムの表面に透明粘着層をさらに備える構成として、
前記調光シートと、
透明板と、を有し、
前記透明粘着層により、前記透明板と接合されている調光ユニットとしても良い。

調光シートの端部がヒートシールされた内側に位置する調光層が調光フィルムの端部で露出せずに密封された状態となり、水分や酸，紫外線などに触れる可能性が低減し、調光フィルム内への外部からの異物の侵入も防ぐことが出来、調光層の劣化が解消される。また、調光フィルムの施工現場では、シール剤の塗布形成が不要となり、取り扱いの面での不利が低減されるため、シール剤の塗布ムラや外観不良を招きやすい問題も解消される。

２枚の樹脂フィルムにより調光フィルムをラミネートした状態を示す図。 調光フィルムの基本構成を示す説明図。 調光フィルム表裏の樹脂フィルムがヒートシールされて調光フィルムが封止された調光シート構成を示す図。 透明板に調光フィルムを貼り合せて調光ユニットの形態とした一例を示す図。

以下、本発明の実施形態について図示を用いて説明するが、本発明は以下の図示・説明によって限定されるものではない。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。

本発明では、調光層（液晶層）として、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液晶分子が配置されたタイプのＰＮＬＣ（ポリマーネットワーク液晶）、またはポリマー中に分散配置される液晶分子を有するタイプのＰＤＬＣ（高分子分散液晶）の何れかを採用することを想定して、以降の説明では主にＰＮＬＣタイプについて説明するが、調光層としてはこれ以外の構成であっても良い。

＜調光フィルム１０＞
図２は、調光フィルム１０の基本構成を示す説明図である。

透明電極フィルム１５を構成するフィルム基材１１は、ロール・トゥ・ロール（roll to roll）方式での製造に適した実質的に透明なフレキシブルフィルム基材であれば、いずれも用いることができる。具体的には、例えば、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）などのポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などのセルロース誘導体、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂などからなるフィルムを例示することができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

このようなフィルム基材１１には、紫外線吸収剤，安定剤などが添加されてあっても良いし、フィルム基材１１のいずれかの面に、紫外線吸収層，熱線反射層，バリア層などが設けられてあっても何ら問題ない。また、フィルム基材１１には、適宜、易接着処理，帯電防止処理、などが施されてあっても良いし、更に補強基材などが設けられてあっても何ら問題ない。

透明電極１２は、従来公知の透明性を有する電極材料であればいずれも用いることができ、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）導電膜，酸化錫導電膜，酸化亜鉛導電膜，高分子導電膜などからなる電極を例示することができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。この様な透明電極１２は、真空蒸着法やスパッタリング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法），各種化学的気相成長法（ＣＶＤ法），各種塗布法等を用いることにより形成することができる。

調光層１３は、ポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）であり、液晶分子と、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とを含み、ポリマーネットワークが有する空隙に液晶分子が保持されている。

液晶分子には、ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶などの従来公知の液晶分子を用いることができる。中でも、低電圧での駆動ならびに散乱特性などを考慮すると、誘電率の異方性が高く、屈折率の異方性の大きいものが好ましい。液晶分子は、ポリマーネットワークを形成する重合反応に供するエチレン基などの官能基を有していても良い。

調光層１３は、ノーマルモードとリバースモードのいずれであってもよい。ノーマルモードの液晶層１３は、電圧印加（ＯＮ）により透過状態となり、電圧除去（ＯＦＦ）により散乱状態となる。リバースモードの調光層１３は、電圧除去（ＯＦＦ）により透過状態となり、電圧印加（ＯＮ）により散乱状態となる。

調光フィルム１０にリバースモードの調光層１３を用いる場合は、調光フィルム１０は各透明電極１２と調光層１３との間に配向膜を有する。配向膜は、調光層の配向方式（ＴＮ方式、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式、ＯＣＢ方式など）に応じて、電圧除去（ＯＦＦ）時に透過状態を呈する分子配向となるものが選定され、従来公知の水平配向膜，垂直配向膜のいずれかの配向膜が用いられる。

リバースモードのＰＮＬＣによる調光層１３を具備する調光フィルムの製造にあたっては、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電極フィルム１５（フィルム基材１１に透明電極１２，配向層（不図示）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。一方、ノーマルモードの調光フィルムの製造にあたっては、フィルム基材１１に透明電極１２と配向層とが積層されてなる透明電極フィルム１５に代えて、フィルム基材１１に透明電極１２が積層されて配向層が積層されていない透明電極フィルム１５が用いられて、同様の手順によってなされる。

液晶層１３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、基板（導電膜）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。

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チ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。

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。

調光層１３には、スペーサが導入されてあっても良い。スペーサを導入することにより、調光層１３の厚さを均一に保つことが可能となる。スペーサとしては、特に限定するものではないが、粒状の樹脂スペーサや、粒状のガラススペーサなどを好適に用いることができる。

＜調光シートの作製：調光フィルムへのラミネート＞
次いで、本発明の主要な特徴部である調光フィルムへのラミネート加工を施す。

図１に示すように、調光フィルム１０の両面に、調光フィルム１０よりも大きい外形を有する２枚の樹脂フィルム１２０により調光フィルム１０を挟み込む。

樹脂フィルム１２０としては、熱加工性に優れた材質のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＣ（ポリカーボネート），ポリエチレン，ポリプロピレン，ナイロンなどが好適である。これらの材料から選択される樹脂フィルム１２０を、透明粘着層を介して、あるいは樹脂フィルム１２０に形成したヒートシール層を介して調光フィルム１０に接合する。ヒートシール層としては、ポリオレフィン系，エチレン酢酸ビニル共重合樹脂，ポリアミド系，スチレンブロック共重合ゴム，ポリウレタン系，エポキシ系のヒートシール材料が使用可能である。これらの材料は溶融温度が１００ ℃ 前後であり、調光フィルム１０に過剰な負荷（フィルム基材１１の熱変形や、調光層１３の劣化，変性）をかけずに
済み、ハンドリングが容易である。

＜周辺シ−ル＞
図３は、図１における調光フィルム１０から上下および左右にはみ出した樹脂フィルム１２０四辺の外縁（ハッチングされたヒートシール部１２５）において、樹脂フィルム１２０がヒートシーラーを用いてヒートシールされて調光フィルム１０が封止された構成（調光シート１００）を示す説明図である。

＜調光ユニット＞
図４は、調光シート１００を窓ガラス，展示ウィンドウ，間仕切り，自動車のサンルーフやサンバイザーなどの形態で実用に供するにあたり、適用対象となる透明板１３０に、透明粘着層１４０を介して貼り合せて調光ユニット２００の形態とした一例を示す説明図である。

調光シート１００を調光ユニット２００の形態とするにあたり、調光フィルム１０を挟み込む一方の樹脂フィルム１２０の表面に透明粘着層１４０を形成する。透明粘着層１４０の材料は、透明で接着性を有する層を形成可能であれば特に限定されない。例えば、ＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）フィルムは、高い透明性を有するため、透明粘着層１４００として用いることに適している。

透明板１３０は、透明な板状の基材である。透明板１３０の材料としては、例えば、ガラス，アクリル，ポリカーボネート，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエチレンテレフタレート等が用いられる。透明板１３０は、例えば、窓ガラスやガラス壁等の建材であってもよいし、自動車の窓ガラス等の車両用部材であってもよい。また、調光シート１００が取り付けられる面は、平面であってもよいし、曲面であっても良い。

なお、いわゆる合わせガラスに調光フィルムを導入しようとすることが想定される。この場合、本発明に係る調光シートを一対のガラス板の間に挿入し配置することが推奨される。これにより、調光層を構成する液晶が中間膜の主成分、例えばＰＶＢから適切に保護され、調光駆動の安定化、調光シートの長寿命化が達成される。

１０ 調光フィルム
１１ フィルム基材
１２ 透明電極
１３ 調光層
１５ 透明電極フィルム
１００ 調光シート
１１０ 給電部
１２０ 樹脂フィルム
１２５ ヒートシール部
１３０ 透明板
１４０ 透明粘着層
２００ 調光ユニット

Claims (5)

1. 第１の基材フィルムと、前記第１の基材フィルムの上に形成された第１の透明電極と、を有する第１の透明電極フィルムと、
   第２の基材フィルムと、前記第２の基材フィルムの上に形成された第２の透明電極と、を有する第２の透明電極フィルムと、
   前記第１の透明電極と前記第２の透明電極とを対向させて配置された前記第１の透明電極フィルムと前記第２の透明電極フィルムとの間に挟持された調光層と、を備える調光フィルム、および、
   前記調光フィルムよりも大きい外形を有する一対の樹脂フィルム、を有し、
   前記調光フィルムは、前記一対の樹脂フィルムに覆われつつ挟み込まれており、
   前記一対の樹脂フィルムにおいて、前記調光フィルムからはみ出した余剰分は、互いに密着している調光シート。
2. 前記一対の樹脂フィルムの前記余剰分はヒートシールにより互いに密着している請求項１記載の調光シート。
3. 調光層は、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液晶分子が配置されたタイプのＰＮＬＣ（ポリマーネットワーク液晶）、またはポリマー中に分散配置される液晶分子を有するタイプのＰＤＬＣ（高分子分散液晶）の何れかの液晶層からなる請求項１または２に記載の調光シート。
4. 一方の前記樹脂フィルムの表面に透明粘着層をさらに備える請求項１〜３に記載の調光シート。
5. 請求項４に記載の調光シートと、
   透明板と、を有し、
   前記透明粘着層により、前記透明板と接合されている調光ユニット。