KR20240023693A - 조광 셀 - Google Patents

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KR20240023693A
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구미코 감바라
노리오 이시이
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다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

조광 셀은, 한 쌍의 편광판(제1 편광판 및 제2 편광판)과, 한 쌍의 편광판(제1 편광판 및 제2 편광판)간에 배치되는 한 쌍의 전극(제1 투명 전극 및 제2 투명 전극)과, 한 쌍의 전극(제1 투명 전극 및 제2 투명 전극)간에 배치되는 한 쌍의 배향막(제1 배향막 및 제2 배향막)을 구비한다. 한 쌍의 배향막 중 적어도 어느 한쪽을 지지하고, 한 쌍의 배향막 중 적어도 어느 한쪽과 이차원적으로 접촉하는 복수의 스페이서가 설치된다. 복수의 스페이서 중 적어도 일부는, 가장 거리가 가까운 다른 스페이서까지의 거리가 일정하지 않다.

Description

조광 셀{LIGHT-MODULATING CELL}
본 발명은, 액정의 배향을 제어하여 조광을 행하는 조광 셀에 관한 것이다.
예를 들어 창이나 도어 등에 조광 셀(조광재)을 설치하고, 당해 조광 셀에 의해 외래광의 투과를 제어하는 전자 블라인드 등이 알려져 있다. 이러한 조광 셀로서, 예를 들어 액정을 적합하게 이용할 수 있다.
액정을 이용한 조광 셀은, 예를 들어 투명 전극을 형성하는 한 쌍의 투명 필름재나 한 쌍의 배향막 사이에 액정층을 끼워 넣음으로써 액정 셀을 만들고, 직선 편광을 취출하는 직선 편광판 사이에 이 액정 셀을 끼워 넣음으로써 제작된다. 액정을 이용한 조광 셀을 사용하여 조광을 행하는 경우, 액정층에 인가하는 전계를 제어하여 액정층 중에 포함되는 액정 분자의 배향을 바꿈으로써 광의 투과가 제어되고, 조광 셀은, 예를 들어 외래광의 차단 및 투과를 전환하거나, 투과광량을 연속적으로 바꾸거나 할 수 있다.
예를 들어 특허문헌 1은, 주택의 창이나 도어 등에 설치되는 액정 패널이며, 투명 상태 및 불투명 상태를 제어할 수 있는 액정 패널을 개시한다. 이 액정 패널에 의하면 복수매의 분할 액정 패널이 병설되며, 각 분할 액정 패널을 개별적으로 투명 상태 및 불투명 상태로 제어할 수 있다.
또한 특허문헌 2는, 일조 상황의 변화에 따라 광투과도를 다양한 패턴으로 조정 가능한 조광 유리 창을 개시한다. 이 조광 유리 창에 의하면, 2매의 투명 유리판 사이에 봉입되는 액정에 작용하는 전압을 바꾸어 액정의 광학 특성을 변화시킴으로써, 광투과도를 조정할 수 있다.
일본 특허 공개 평03-47392호 공보 일본 특허 공개 평08-184273호 공보
액정 셀을 갖는 조광 셀에서는, 액정 셀을 구성하는 한 쌍의 투명 필름재(배향막)간에 스페이서가 설치되며, 이 스페이서에 의해 액정층이 원하는 두께로 유지되는 경우가 있다. 이 경우, 예를 들어 스페이서를 준비한 후에 폴리이미드 등의 박막을 만들어 당해 박막에 대하여 러빙 처리를 행함으로써 배향층을 제작할 수 있으며, 이 배향층에 의해 액정 재료의 배향을 규제할 수 있다.
이러한 스페이서는 다양한 방법으로 형성 가능하며, 예를 들어 포토리소그래피 기술에 기초하여, 규칙적으로 배치되는 다수의 스페이서를 한 번에 고정밀도로 형성하는 것이 가능하다. 간단하면서도 정확하게 다수의 스페이서를 형성하기 위해, 모든 스페이서를 규칙적으로 배치하고, 스페이서간 거리를 일정하게 조정하는 것이 일반적이다.
그러나 본건 발명자는, 예의 연구한 결과, 스페이서의 배치에 관한 규칙성이 높고 스페이서간 거리가 일정한 경우에는, 각 스페이서에 의해 회절하는 광이 상호 간섭하여 서로 강화되는 간격도 규칙적이게 되어, 점 광원이 희미해진 광으로서 인식될 수 있다는 것을 지견하였다. 즉 스페이서가 규칙적으로 배치되면, 스페이서에 의한 회절광의 간섭이 주기적으로 발생하고, 회절광끼리가 주기적으로 서로 강화되기 때문에, 점 광원이 본래의 크기보다도 크게 보여 버려, 조광 셀을 통과한 관찰광의 시인성이 악화된다.
따라서 다수의 스페이서가 설치되는 조광 셀에 있어서, 스페이서에 의한 회절광의 간섭의 영향을 저감하고, 시인성이 우수한 관찰광을 제공하기 위한 새로운 방법의 제안이 요망되고 있다. 특히, 최근 몇년간 주목을 모으고 있는 게스트 호스트형의 액정을 사용한 액정 셀에 있어서도, 시인성이 우수한 관찰광을 제공하기 위해 스페이서에 의한 회절광의 간섭의 영향을 저감할 것이 요구되고 있다. 그러나, 종래 기술 문헌(예를 들어 상술한 특허문헌 1 및 2)에서는, 그러한 요망을 만족시키는 데 유효한 제안은 이루어져 있지 않다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 복수의 스페이서에 의한 회절광의 간섭의 영향을 저감하여 시인성이 우수한 관찰광을 초래할 수 있는 조광 셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 복수의 스페이서에 의한 회절광의 간섭의 영향을 저감하여 시인성이 우수한 관찰광을 초래할 수 있는 게스트 호스트형의 액정을 사용한 조광 셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태는, 한 쌍의 편광판과, 한 쌍의 편광판간에 배치되는 한 쌍의 필름 기재와, 한 쌍의 편광판간에 배치되는 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극간에 배치되는 한 쌍의 배향막과, 한 쌍의 배향막 중 적어도 어느 한쪽을 지지하고, 한 쌍의 배향막 중 적어도 어느 한쪽과 이차원적으로 접촉하는 복수의 스페이서와, 한 쌍의 배향막간에 있어서 복수의 스페이서간에 배치되는 액정층을 구비하고, 복수의 스페이서 중 적어도 일부는, 가장 거리가 가까운 다른 스페이서까지의 거리가 일정하지 않은 조광 셀에 관한 것이다.
본 형태에 의하면, 스페이서간 거리가 일정하지 않기 때문에, 복수의 스페이서에 의한 회절광의 간섭의 영향을 저감할 수 있으며, 시인성이 우수한 관찰광을 초래할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는, 한 쌍의 필름 기재와, 한 쌍의 필름 기재간에 배치되는 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극간에 배치되는 한 쌍의 배향막과, 한 쌍의 배향막 중 적어도 어느 한쪽을 지지하고, 한 쌍의 배향막 중 적어도 어느 한쪽과 이차원적으로 접촉하는 복수의 스페이서와, 한 쌍의 배향막간에 있어서 복수의 스페이서간에 배치되는 액정층을 구비하고, 액정층은, 적어도 2색성 색소를 포함하고, 복수의 스페이서 중 적어도 일부는, 가장 거리가 가까운 다른 스페이서까지의 거리가 일정하지 않은 조광 셀에 관한 것이다.
조광 셀은, 한 쌍의 필름 기재 중 어느 한쪽을 통해 한 쌍의 전극과는 반대측에 설치되는 편광판을 더 구비하고 있어도 된다.
복수의 스페이서 각각은, 한 쌍의 배향막의 한쪽과 접촉하는 평탄형 제1 저부와, 제1 저부와 대향하는 제2 저부를 가져도 된다.
본 형태에 의하면, 각 스페이서에 의해 배향막을 적확하게 지지할 수 있다. 또한 본 형태의 복수의 스페이서는, 예를 들어 포토리소그래피 기술에 기초하여 적합하게 형성 가능하다.
복수의 스페이서는, 광경화성 수지에 의해 구성되어도 된다.
본 형태에 의하면, 광경화성 수지의 광경화 성능을 이용하여 각 스페이서를 간편하게 형성할 수 있다. 또한 본 형태의 복수의 스페이서는, 예를 들어 포토리소그래피 기술에 기초하여 적합하게 형성 가능하다.
복수의 스페이서는, 소정의 상대적인 위치 관계로 배치되는 3 이상의 스페이서에 의해 구성되는 단위 패턴이 반복 배치됨으로써 구성되어도 된다.
본 형태에 의하면, 복수의 스페이서에 의한 회절광의 간섭의 영향을 저감하면서, 복수의 스페이서를 간편하게 형성할 수 있다.
복수의 스페이서 각각은, 한 쌍의 배향막의 한쪽으로부터 다른쪽을 향해 끝이 가늘어지는 테이퍼 형상을 가져도 된다.
본 형태에 의하면, 각 스페이서에 의해 배향막을 적확하게 지지할 수 있다.
복수의 스페이서 각각의 테이퍼 각도는 75° 이상 85° 이하의 범위에 있어도 된다.
본 형태에 의하면, 각 스페이서에 의해 배향막을 적확하게 지지하면서, 배향막에 의해 액정층에 대하여 적절한 배향 규제력이 부여될 수 있다.
한 쌍의 편광판 중 적어도 어느 한쪽은, 전부 또는 일부가 만곡되어 있어도 된다.
한 쌍의 필름 기재 중 적어도 어느 한쪽은, 전부 또는 일부가 만곡되어 있어도 된다.
이들 형태에 의하면, 만곡 구조체에 대하여 조광 셀을 적용할 수 있다.
복수의 스페이서 각각은, 코어부와, 당해 코어부의 적어도 일부를 덮는 피복부를 포함하고, 한 쌍의 배향막 중 한쪽 및 액정층을 관통하고, 한 쌍의 배향막 중 다른쪽과 이차원적으로 접촉하는 제1 지지면과, 한 쌍의 전극 중 한쪽과 이차원적으로 접촉하는 제2 지지면을 갖고, 제1 지지면은 피복부에 의해 형성되며, 제2 지지면의 적어도 일부는 코어부에 의해 형성되어도 된다.
본 형태에 의하면, 소위 포토리소그래피 기술에 기초하여 각 스페이서를 고정밀도로 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 스페이서간의 거리가 일정하지 않기 때문에, 각 스페이서에 의한 회절광끼리의 간섭에 주기성이 없어진다. 따라서, 복수의 스페이서에 의한 회절광의 간섭의 영향이 저감하여, 시인성이 우수한 관찰광을 초래할 수 있다.
도 1은, 조광 시스템의 일례를 도시하는 개념도이다.
도 2는, 조광 셀의 단면의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은, 각 스페이서의 테이퍼 각도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 스페이서가 규칙적으로 배치되는 경우에 있어서의 회절광의 간섭의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 스페이서가 불규칙적(랜덤)으로 배치되는 경우에 있어서의 회절광의 간섭의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 스페이서의 배치예(변형예)의 개념을 도시하는 평면도이다.
도 7은, 액정층 및 스페이서의 확대 단면 형상을 나타내며, (a)는 구 형상의 스페이서를 나타내고, (b)는 도 2에 도시한 기둥 형상(원뿔대 형상)의 스페이서를 나타낸다.
도 8은, 조광 셀의 단면의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 9는, 게스트·호스트형의 액정을 사용하는 조광 셀의 일례(차광 상태)를 설명하기 위한 개념도이며, 도 9의 (a)는 조광 셀의 단면도이고, 도 9의 (b)는 흡수 축 방향이 화살표 "A"로 표시된 제1 편광판의 평면도이다.
도 10은, 도 9와 동일한 조광 셀(광투과 상태)을 설명하기 위한 개념도이며, 도 10의 (a)는 조광 셀의 단면도이고, 도 10의 (b)는 흡수 축 방향이 화살표 "A"로 표시된 제1 편광판의 평면도이다.
도 11은, 게스트·호스트형의 액정을 사용하는 조광 셀의 다른 예(차광 상태)를 설명하기 위한 개념도이며, 조광 셀의 단면을 도시한다.
도 12는, 도 11과 동일한 조광 셀(광투과 상태)을 설명하기 위한 개념도이며, 조광 셀(10)의 단면을 도시한다.
도 13은, 마스크 패턴의 결정 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한 본건 명세서에 첨부하는 도면에서는, 도시 및 이해를 용이하게 하기 위해 편의적으로 각 요소의 축척 및 치수비 등이, 실물의 축척 및 치수비 등으로부터 과장 및 변경되어 있다. 또한 본 명세서에 있어서, "판", "시트" 및 "필름"이라는 용어는, 호칭의 차이만을 기초로 하여 서로 구별되는 것은 아니다. 예를 들어 "판"이라는 용어는, 시트나 필름으로 불릴 수 있는 부재도 포함하는 개념이다. 또한, 본 명세서에 있어서 사용되는 형상, 기하학적 조건 및 그러한 정도를 특정하는 용어(예를 들어 "평행", "직교" 및 "동일" 등의 용어나 길이나 각도의 값 등)는, 엄밀한 의미에 얽매이지 않고, 실질적으로 동등 및 마찬가지의 기능을 기대할 수 있을 정도의 범위를 의미할 수 있는 것으로서 해석된다.
도 1은, 조광 시스템(5)의 일례를 도시하는 개념도이다.
본 예의 조광 셀(10)은, 후술하는 바와 같이 액정 분자를 포함한 액정 재료를 포함하는 층을 갖고, 광의 차단 및 투과를 전환하거나 광의 투과도(투과율)를 바꾸거나 할 수 있다. 조광 셀(10)의 적용 대상은 특별히 한정되지 않으며, 전형적으로는 창 및 도어 등에 대하여 조광 셀(10)을 적용할 수 있다. 특히, 후술하는 기둥 형상의 스페이서는 위치 고정 성능이 우수하고, 진동 등의 외력에 의해 위치가 변동되기 어렵다. 따라서, 후술하는 기둥 형상 스페이서를 갖는 조광 셀(10)은, 진동 등의 외력이 가해지는 환경하에서도 적합하게 사용 가능하며, 예를 들어 집에 설치되는 창(예를 들어 천창) 등에 대해서도 적용될 수 있다.
조광 셀(10)은 조광 컨트롤러(12)에 접속되고, 조광 컨트롤러(12)에는 센서 장치(14) 및 유저 조작부(16)가 접속된다. 조광 컨트롤러(12)는, 조광 셀(10)의 조광 상태를 제어하고, 조광 셀(10)에 의한 광의 차단 및 투과를 전환하거나, 조광 셀(10)에 있어서의 광의 투과도를 바꾸거나 할 수 있다. 구체적으로는, 조광 컨트롤러(12)는, 조광 셀(10)의 액정층에 인가하는 전계를 조정하여 액정층 중의 액정 분자의 배향을 바꿈으로써, 조광 셀(10)에 의한 광의 차단 및 투과를 전환하거나, 광의 투과도를 바꾸거나 할 수 있다.
조광 컨트롤러(12)는, 임의의 방법에 기초하여 액정층에 인가하는 전계를 조정할 수 있다. 예를 들어 센서 장치(14)의 측정 결과나 유저 조작부(16)를 통해 유저에 의해 입력되는 지시(커맨드)에 따라, 조광 컨트롤러(12)는 액정층에 인가하는 전계를 조정하고, 조광 셀(10)에 의한 광의 차단 및 투과를 전환하거나, 광의 투과도를 바꾸거나 할 수 있다. 따라서 조광 컨트롤러(12)는, 액정층에 인가하는 전계를 센서 장치(14)의 측정 결과에 따라 자동적으로 조정해도 되고, 유저 조작부(16)를 통한 유저의 지시에 따라 수동적으로 조정해도 된다. 또한 센서 장치(14)에 의한 측정 대상은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 사용 환경의 밝기를 측정해도 되고, 이 경우, 조광 셀(10)에 의한 광의 차단 및 투과의 전환이나 광의 투과도의 변경이 사용 환경의 밝기에 따라 행해진다. 또한 조광 컨트롤러(12)에는, 반드시 센서 장치(14) 및 유저 조작부(16)의 양쪽이 접속되어 있을 필요는 없고, 센서 장치(14) 및 유저 조작부(16) 중 어느 한쪽만이 접속되어 있어도 된다.
도 2는, 조광 셀(10)의 단면의 일례를 도시하는 도면이다.
본 예의 조광 셀(10)은, 한 쌍의 편광판(제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22))과, 한 쌍의 편광판간에 배치되는 한 쌍의 투명 전극(제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26))과, 한 쌍의 투명 전극간에 배치되는 한 쌍의 배향막(제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28))을 구비한다. 또한 본 예에서는, 한 쌍의 편광판(제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22))간이며 한 쌍의 투명 전극(제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26))의 외측에, 한 쌍의 필름 기재(제1 필름 기재(23) 및 제2 필름 기재(24))가 배치된다. 즉, 한 쌍의 투명 전극(제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26))이 한 쌍의 필름 기재(제1 필름 기재(23) 및 제2 필름 기재(24))간에 배치되고, 한 쌍의 편광판(제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22))이 한 쌍의 필름 기재(제1 필름 기재(23) 및 제2 필름 기재(24))의 외측에 배치된다.
또한 본 예에서는, 한 쌍의 배향막 중 적어도 어느 한쪽(본 예에서는 제1 배향막(27))을 지지하고, 한 쌍의 배향막 중 적어도 어느 한쪽(본 예에서는 제1 배향막(27))과 이차원적으로 접촉하는, 즉 면 접촉하는 복수의 기둥 형상의 스페이서(30)가 설치된다. 또한 한 쌍의 배향막(제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28))간에 있어서, 복수의 스페이서(30)간에 액정층(29)이 충전 배치된다.
또한 복수의 스페이서(30)는, 적어도 "제1 배향막(27)과 액정층(29) 사이의 경계면(Sb2)"과 "제2 배향막(28)과 액정층(29) 사이의 경계면(Sb1)" 사이에 연장되어 있으면 된다. 따라서 예를 들어, 제1 배향막(27)과 제2 배향막(28) 사이에만 복수의 스페이서(30)가 배치되어도 된다. 또한 도 2에 있어서 부호 "30a"로 나타낸 바와 같이, 제2 투명 전극(26)(도 2에 도시하는 예에서는 "제2 투명 전극(26)과 제2 배향막(28) 사이의 경계면(Sb3)")으로부터 제2 배향막(28) 및 액정층(29)을 관통하여 제1 배향막(27)에 접하도록 복수의 스페이서가 설치되어도 된다. 또한 제1 배향막(27)과 제2 배향막(28) 사이에 있어서만 스페이서(30)가 설치되는 경우에도, 도 2의 부호 "30a"에 의해 표시되는 스페이서가 설치되는 경우에도, 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다.
제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22)은, 각각 고유의 편광 축 및 흡수 축을 갖고, 어떤 특정한 방향으로 편광한 광만을 통과시킨다. 예를 들어, 제2 편광판(22)으로부터 제1 편광판(21)을 향하는 방향(도 2의 화살표 "L" 참조)으로 진행되는 광이 조광 셀(10)에 입사하는 경우, 당해 광 중 제2 편광판(22)의 편광 축과 동일한 방향으로 편광한 광만이 제2 편광판(22)을 통과하여 제2 필름 기재(24)에 진입하고, 또한 제1 필름 기재(23)로부터 제1 편광판(21)을 향해 진행되는 광 중 제1 편광판(21)의 편광 축과 동일한 방향으로 편광한 광만이 제1 편광판(21)을 통과하여 외부를 향해 진행된다. 제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22)의 배치 형태는 특별히 한정되지 않으며, 액정층(29)에 포함되는 액정 분자의 배향 상태와 관련하여 제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22)의 배치 형태는 결정된다. 대표적으로는, 편광 축이 서로 직교하도록 제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22)이 배치되는 "크로스 니콜"이라 불리는 상태, 혹은 편광 축이 서로 평행해지도록 제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22)이 배치되는 "패러렐 니콜"이라 불리는 상태가 있다.
예를 들어, 조광 셀(10)의 강성을 향상시키고자 하는 경우에는, 강성이 우수한 투명 부재에 의해 제1 필름 기재(23) 및 제2 필름 기재(24)가 구성된다. 또한, 유연성이 풍부한 필름 형상의 제1 필름 기재(23) 및 제2 필름 기재(24)를 사용함으로써, 유리 기재를 사용하는 경우에는 어려웠던 "곡면에의 조광 셀(10)의 접합"이 용이해진다.
제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)은, 조광 컨트롤러(12)(도 1 참조)에 의해 전압이 인가됨으로써 액정층(29)에 원하는 전계를 인가한다. 제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)을 구성하는 부재나, 제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)의 배치 형태는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 산화 인듐 주석(ITO: Indium Tin Oxide) 등의 가시광 투과율 및 도전성이 우수한 부재에 의해, 제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)을 구성할 수 있다.
제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28)은, 액정층(29)에 포함되는 액정 분자군을 원하는 방향으로 배향시키기 위한 부재이다. 제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28)에 의한 액정층(29)의 배향 방식은 특별히 한정되지 않지만, 본 예에서는 분자 배열(분자 배향)이 90도 비틀어진 TN(Twisted Nematic)형 액정이 사용된다. 또한, 제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28)의 배향 기능의 부여 방식은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 나일론 등의 부재를 사용한 러빙에 의해 제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28)의 배향 방향을 규정해도 되고, 직선 편광 자외선의 조사에 의해 제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28)의 배향 방향을 규정해도 된다.
복수의 스페이서(30) 각각은, 한 쌍의 배향막 중 적어도 어느 한쪽(본 예에서는 제1 배향막(27))과 면으로 접촉하고, 한 쌍의 배향막의 한쪽(본 예에서는 제2 배향막(28))으로부터 다른쪽(본 예에서는 제1 배향막(27))을 향해 끝이 가늘어지는 테이퍼 형상을 갖는다. 본 예에서는, 복수의 스페이서(30) 각각은 한 쌍의 배향막의 한쪽(본 예에서는 제1 배향막(27))과 접촉하는 평탄형 제1 저부(31)와, 제1 저부(31)와 대향하는 제2 저부(32)를 갖는다. 또한 도 2에서는, 편의적으로 제2 배향막(28)과 액정층(29)의 경계면(Sb1) 상의 각 스페이서(30)의 부분을 제2 저부(32)로서 나타내고 있지만, 부호 "30a"로 표시된 바와 같이 각 스페이서(30)가 제2 배향막(28)과 제2 투명 전극(26)의 경계면(Sb3)으로부터 연장되어 있는 경우에는, 제2 배향막(28)과 제2 투명 전극(26)의 경계면(Sb3) 상의 각 스페이서(30)의 부분을 제2 저부(32)로 간주해도 된다.
도 2에 도시하는 스페이서(30)는, 제2 배향막(28)으로부터의 거리에 따라 직경이 선형으로 변화되고, 측면의 각도가 거의 일정한 원뿔대 형상을 갖지만, 이것으로 한정되지 않는다. 스페이서(30)는, 제2 배향막(28)으로부터의 거리에 따라 직경이 비선형으로 변화되어도 되며, 예를 들어 제2 배향막(28)으로부터의 거리에 대하여 직경이 지수 함수적으로 바뀌어도 되고, 제2 배향막(28)으로부터의 거리의 평방근에 비례하여 직경이 바뀌어도 된다. 또한 도 2에 도시한 예에서는, 스페이서(30)는, 제2 배향막(28)으로부터 제1 배향막(27)을 향해 끝이 가늘어지는 테이퍼 형상(순테이퍼 형상)이지만, 제1 배향막(27)으로부터 제2 배향막(28)을 향해 끝이 가늘어지는 테이퍼 형상(역테이퍼 형상)이어도 된다.
또한, 스페이서로서의 기능을 확보하면서 액정층(29)의 원하는 배향을 실현하는 관점에서는, 복수의 스페이서(30) 각각의 테이퍼 각도 θ는 75° 이상 85° 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다.
도 3은, 각 스페이서(30)의 테이퍼 각도 θ를 설명하기 위한 도면이다. 여기에서 말하는 각 스페이서(30)의 테이퍼 각도 θ는, 각 스페이서(30)의 단면에 있어서 적층 방향에 관한 것이고, 각 스페이서(30)의 양단부간(도 3에서는, 각 스페이서(30)의 가장 상측의 위치(제1 저부(31))와 가장 하측의 위치(제2 저부(32)) 사이)의 거리의 3분의 1(1/3)만큼, 각 스페이서(30)의 가장 하측의 위치로부터 이격된 위치에 있어서의 각 스페이서(30)의 측부(Lp)의 접선(Lt)이, 적층 방향과 수직을 이루는 수평 방향으로 연장되는 라인(H) 사이에서 이루는 각도에 의해 표시된다. 즉, 각 스페이서(30)의 측면 중, 적층 방향에 관한 각 스페이서(30)의 전체 길이의 3분의 1에 상당하는 거리만큼 제2 저부(32)로부터 이격된 개소(Lp)의 직선(Lt)과, 수평 방향으로 연장되는 라인(H) 사이에서 형성되는 각도에 의해, 각 스페이서(30)의 테이퍼 각도 θ가 표시된다.
또한 본 실시 형태에서는, 복수의 스페이서(30) 중 적어도 일부는 가장 거리가 가까운 다른 스페이서(30)까지의 거리가 일정하지 않다. 즉 도 2에 도시한 예에 있어서, "중앙의 스페이서(30)와 좌측의 스페이서(30) 사이의 거리(간격)(D1)"와 "중앙의 스페이서(30)와 우측의 스페이서(30) 사이의 거리(D2)"는 "D1≠D2"의 관계를 만족시킨다.
"가장 거리가 가까운 다른 스페이서(30)까지의 거리"를 나타내는 스페이서(30)간의 거리는, 전형적으로는 스페이서(30)간의 최단 거리에 의해 표시된다. 예를 들어 도 2에 도시한 순테이퍼 형상의 스페이서(30)(즉 제1 저부(31)의 사이즈 ＜제2 저부(32)의 사이즈)의 경우, 제2 저부(32)간의 거리에 의해 "스페이서(30)간의 거리"가 표시된다. 한편, 역테이퍼 형상의 스페이서(30)(즉 제1 저부(31)의 사이즈＞제2 저부(32)의 사이즈)의 경우에는, 제1 저부(31)간의 거리에 의해 "스페이서(30)간의 거리"가 표시된다.
도 4는, 스페이서(30)가 규칙적으로 배치되는 경우에 있어서의 회절광의 간섭의 영향을 설명하기 위한 도면이다. 또한 도 4에서는, 광의 진행 방향(L) 및 당해 진행 방향(L)과 직교하는 방향의 2 방향에 관하여 이차원적으로 복수의 스페이서(30)가 배치되는 케이스가 나타나 있지만, 광의 진행 방향(L)과 직교하는 방향으로 일차원적으로 스페이서(30)가 배치되는 케이스에 있어서도, 마찬가지의 영향이 초래된다.
도 4에 도시한 바와 같이 스페이서(30)가 규칙적으로 배치되어 인접하는 스페이서(30)간의 거리(특히 광의 진행 방향(L)과 직교하는 방향에 관한 거리)가 일정한 경우, 회절광의 간섭이 주기적으로 발생하고, 시인 가능한 광의 영역이 확대된다. 그 때문에 점 광원으로부터의 광을 상정한 경우, 인접하는 스페이서(30)간의 거리가 일정하면, 회절광끼리가 일정 주기로 서로 강화하기 때문에, 회절광의 간섭의 영향이 커져, 점 광원으로부터의 광이 크게 희미해진 상태로 보여 버린다.
도 5는, 스페이서(30)가 불규칙적(랜덤)으로 배치되는 경우에 있어서의 회절광의 간섭의 영향을 설명하기 위한 도면이다. 또한 도 5에서는, 광의 진행 방향(L) 및 당해 진행 방향(L)과 직교하는 방향의 2 방향에 관하여 이차원적으로 복수의 스페이서(30)가 배치되는 케이스가 나타나 있지만, 광의 진행 방향(L)과 직교하는 방향으로 일차원적으로 스페이서(30)가 배치되는 케이스에 있어서도, 마찬가지의 영향이 초래된다.
도 5에 도시한 바와 같이 스페이서(30)가 불규칙적으로 배치되어 인접하는 스페이서(30)간의 거리(특히 광의 진행 방향(L)과 직교하는 방향에 관한 거리)가 일정하지 않은 경우, 회절광의 간섭이 주기적으로는 발생하지 않고, 시인 가능한 광의 영역은 변하지 않는다. 그 때문에 점 광원으로부터의 광을 상정한 경우, 인접하는 스페이서(30)간의 거리가 불균일하면, 회절광의 간섭 지대가 랜덤이 되고, 회절광의 간섭의 영향을 시인할 수 없을 정도의 광 강도가 되어 구현되기 때문에, 점 광원으로부터의 광을 본래의 크기로 볼 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에 관한 "복수의 스페이서(30) 중 적어도 일부는, 가장 거리가 가까운 다른 스페이서(30)까지의 거리가 일정하지 않은" 조광 셀(10)을 사용함으로써, 복수의 스페이서(30)에 의한 회절광의 간섭의 영향을 저감하여 시인성이 우수한 관찰광을 초래할 수 있다.
"가장 거리가 가까운 다른 스페이서(30)까지의 거리가 일정하지 않은 복수의 스페이서(30)"의 구체적인 위치의 결정 방법은 특별히 한정되지 않으며, 임의의 방법에 기초하여 적절히 결정될 수 있다. 예를 들어 보로노이도의 모점을 정하는 방법에 따라, 복수의 스페이서(30)의 구체적인 위치가 결정되어도 된다. 또한 예를 들어, 서로 인접하는 2개의 스페이서(30) 사이의 거리의 최댓값 및 최솟값을 정하여 구속 조건으로서 사용함으로써, 복수의 스페이서(30)의 구체적인 위치가 결정되어도 된다.
또한, 조광 셀(10)에 설치되는 모든 스페이서(30)가 "가장 거리가 가까운 다른 스페이서(30)까지의 거리가 일정하지 않다"는 조건을 만족시킬 필요는 없으며, 일부의 스페이서(30)만이 "가장 거리가 가까운 다른 스페이서(30)까지의 거리가 일정하지 않다"는 조건을 만족시키는 경우에도, 회절광의 간섭의 영향을 저감하여 시인성이 우수한 관찰광을 초래하는 것이 가능하다.
또한, 조광 셀(10)에 설치되는 모든 스페이서(30)가 서로 관련성 없이 랜덤으로 배치되어도 되지만, 소정의 상대적인 위치 관계로 배치되는 복수의 스페이서(30)(3 이상의 스페이서(30))에 의해 구성되는 단위 패턴이 반복 배치됨으로써, 조광 셀(10)에 설치되는 복수의 스페이서(30)가 구성되어도 된다.
도 6은, 스페이서(30)의 배치예(변형예)의 개념을 도시하는 평면도이다. 도 6에 도시한 예에서는, 소정의 단위 패턴 에어리어(50)에 포함되는 복수의 스페이서(30)(단위 패턴(34))에 관해서는 "가장 거리가 가까운 다른 스페이서(30)까지의 거리가 일정하지 않다"는 조건이 만족된다. 그리고, 단위 패턴 에어리어(50)에 포함되는 복수의 스페이서(30)(단위 패턴(34))가 반복 배치됨으로써, 조광 셀(10)에 설치되는 복수의 스페이서(30)가 구성되어 있다. 또한 단위 패턴 에어리어(50)의 형상 및 크기는 특별히 한정되지 않지만, 스페이서(30)가 설치되는 전체 에어리어에 따라 정해지는 직사각 형상의 에어리어를 단위 패턴 에어리어(50)로서 결정하는 것이 바람직하고, 예를 들어 10mm 사방의 정사각형 에어리어를 단위 패턴 에어리어(50)로서 결정하는 것도 가능하다. 또한, 단위 패턴 에어리어(50)에 포함되는 스페이서(30)의 구체적인 수 및 배치도 특별히 한정되지 않는다.
이와 같이 단위 패턴 에어리어(50)에 포함되는 복수의 스페이서(30)(단위 패턴(34))를 반복 배치함으로써, 각 스페이서(30)에 의한 회절광의 간섭의 영향을 효과적으로 저감하면서, 다수의 스페이서(30)를 간편하게 설치할 수 있다. 따라서 본 변형예는, 예를 들어 스페이서(30)가 설치되는 에어리어가 광범위한 경우에 적합하다.
또한 본 실시 형태에 관한 스페이서(30)는 상술한 바와 같이 기둥 형상을 갖고 있으며, 위치 고정성이 우수할 뿐만 아니라 광의 배향성도 우수하다.
도 7은, 액정층(29) 및 스페이서(30)의 확대 단면 형상을 나타내며, (a)는 구 형상의 스페이서(30)를 나타내고, (b)는 도 2에 도시한 기둥 형상(원뿔대 형상)의 스페이서(30)를 나타낸다. 일반적으로, 스페이서(30)는 액정층(29)의 배향성에 영향을 미치기 때문에, 스페이서(30)의 근방에 있어서 액정층(29)의 배향이 흐트러지는 경향이 있다. 따라서, 도 7의 (a) 및 (b)에 있어서 부호 "35"로 표시되는 스페이서(30)의 근방 영역이 액정층(29)의 배향성에 관한 불안정 에어리어가 되고, 당해 불안정 에어리어(35)를 통과하는 광은 의도하지 않은 방향으로 편광되는 경우가 있다. 구 형상의 스페이서(30)(도 7의 (a) 참조)와 기둥 형상의 스페이서(30)(도 7의 (b) 참조)를 비교하면, 일반적으로 구 형상의 스페이서(30)보다도 기둥 형상의 스페이서(30) 쪽이 불안정 에어리어(35)의 영향(도 7의 (a) 및 (b)에 있어서의 부호 "S" 참조)이 작다. 즉 불안정 에어리어(35)는 스페이서(30)의 표면 형상에 따라 정해지며, "(광의 진행 방향과 동일한 방향의 접선을 갖는) 구 형상의 스페이서(30)" 쪽이 "(광의 진행 방향과 동일한 방향의 접선을 갖지 않는) 테이퍼 형상의 기둥 형상의 스페이서(30)"보다도 "광이 불안정 에어리어(35)를 통과하는 범위(도 7의 (a) 및 (b)의 부호 "S" 참조)"가 커지는 경향이 있다.
이와 같이 위치 고정성 및 광의 배향성이 우수한 기둥 형상의 스페이서(30)에 의하면, 진동 등의 외력이 가해지는 환경하에도, 배향막(제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28))간의 스페이스의 확보라는 스페이서 본래의 기능을 고정밀도로 행할 수 있을 뿐만 아니라, 액정층(29)을 통과하는 광의 편광 상태를 고정밀도로 제어할 수 있다. 따라서, 예를 들어 창(예를 들어 집의 천창) 등에 있어서 상술한 본 실시 형태에 관한 조광 셀(10)(스페이서(30)(도 7 참조))을 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 집의 천창 등은 설계상 반드시 평면 구조로 되는 것은 아니며, 만곡 구조일 것이 요구되는 경우도 있다. 그러한 경우에도 상술한 본 실시 형태에 관한 조광 셀(10)(스페이서(30))에 의하면, 한 쌍의 편광판(제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22)) 중 적어도 어느 한쪽의 전부 또는 일부를 만곡시키는 것도 가능하고, 다른 부재(도 2의 부호 "23" 내지 "30" 참조)를 만곡시키는 것도 가능하고, 조광 셀(10) 전체를 만곡시키는 것도 가능하다.
<다른 구성예>
조광 셀(10)의 구체적인 구성은 상술한 예로 한정되지 않으며, 한 쌍의 필름 기재(제1 필름 기재(23) 및 제2 필름 기재(24)), 한 쌍의 투명 전극(제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)), 한 쌍의 배향막(제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28)), 복수의 스페이서(30) 및 액정층(29)을 구비하는 다른 조광 셀(10)에 대해서도 본 발명을 적용 가능하다.
도 8은, 조광 셀(10)의 단면의 다른 예를 도시하는 도면이다. 본 예의 복수의 스페이서(30) 각각은 다층 구조(본 예에서는 2층 구조)를 갖고, 제2 배향막(28) 및 액정층(29)을 관통하도록 설치된다.
즉 각 스페이서(30)는, 원뿔대 형상의 코어부(40)와, 당해 코어부(40)의 적어도 일부를 덮는 피복부(41)를 포함하고, 한 쌍의 배향막 중 한쪽(본 예에서는 제2 배향막(28)) 및 액정층(29)을 관통한다. 본 예의 피복부(41)는 도 8에 도시한 바와 같이, 코어부(40)의 제1 배향막(27)측의 상면(상측 저면)과 코어부(40)의 측면(외측면)을 덮고, 코어부(40)와 제1 배향막(27) 사이, 코어부(40)와 액정층(29) 사이 및 코어부(40)와 제2 배향막(28) 사이에 개재한다. 또한 본 예의 피복부(41)는 제2 배향막(28)과 동일한 부재에 의해 구성되며, 제2 배향막(28)과 일체적으로 형성되어 있다. 따라서 "코어부(40)와 제2 배향막(28) 사이에 개재하는 피복부(41)(도 10의 점선부 참조)"는 실질적으로는 제2 배향막(28)의 일부를 구성하고, 실제로는 피복부(41)와 제2 배향막(28) 사이에 경계면은 존재하지 않는다. 한편, 코어부(40)의 제2 투명 전극(26)측의 하면(하측 저면)은 제2 투명 전극(26)에 접촉하고, 코어부(40)와 제2 투명 전극(26) 사이에는 피복부(41)가 개재하지 않는다.
따라서 본 예의 각 스페이서(30)는, 한 쌍의 배향막 중 다른쪽(본 예에서는 제1 배향막(27))과 이차원적으로 접촉하는 제1 지지면(42)과, 한 쌍의 투명 전극 중 한쪽(본 예에서는 제2 투명 전극(26))과 이차원적으로 접촉하는 제2 지지면(43)을 갖는다. 제1 지지면(42)은 피복부(41)에 의해 형성되며, 상술한 제1 저부(31)를 구성한다. 또한 제2 지지면(43)은 코어부(40) 및 피복부(41)(제2 배향막(28)과 일체적으로 구성되는 피복부(41))에 의해 형성되며, 상술한 제2 저부(32)를 구성한다. 또한 본 예에서는, 코어부(40) 및 피복부(41)에 의해 스페이서(30)의 제2 지지면(43)(제2 저부(32))이 형성되어 있으며, 제2 지지면(43)의 일부만이 코어부(40)에 의해 형성되지만, 제2 지지면(43)의 전부가 코어부(40)에 의해 형성되어도 된다.
다른 구성은 도 2에 도시한 조광 셀(10)과 마찬가지이며, 도 2에 도시한 조광 셀(10)과 동일 또는 유사한 구성에는 동일한 부호를 부여하여, 그 상세한 설명은 생략한다.
본 예의 조광 셀(10)에 의하면, 후술하는 포토리소그래피 기술에 기초하여 스페이서(30)를 고정밀도이면서도 간단하게 형성할 수 있다. 특히, 각 스페이서(30)의 피복부(41)를 제2 배향막(28)과 동일한 부재에 의해 구성하고, 제1 배향막(27)과 제2 배향막(28)을 동일한 부재에 의해 구성함으로써, 피복부(41)(제1 지지면(42))와 제1 배향막(27)을 동일한 부재에 의해 구성할 수 있다.
또한 제2 배향막(28) 및 액정층(29)을 관통하도록 각 스페이서(30)를 설치함으로써, 위치 고정성이 우수한 스페이서(30)를 제공할 수 있다. 즉, 각 스페이서(30)는 제2 배향막(28)에 의해서도 지지되며, 외력 등에 의해 각 스페이서(30)가 이동하여 버리는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 도면 중에서는, 제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28)이 액정층(29)과 동일 정도의 두께를 갖도록 도시되어 있지만, 실제의 제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28)은 매우 얇게 형성된다.
또한 각 스페이서(30)를 다층 구조로 함으로써, 각 스페이서(30)에 다양한 특성을 간단하게 갖게 할 수 있다. 예를 들어, 강성이 우수한 부재에 의해 각 스페이서(30)의 코어부(40)를 구성하면서, 액정층(29)에 대한 영향이 작은 부재에 의해 피복부(41)를 구성함으로써, 높은 내력 성능을 확보하면서 표면 특성이 우수한 스페이서(30)를 실현할 수 있다. 또한, 상술한 예에서는 갹 스페이서(30)가 2층 구조를 갖지만, 3 이상의 층에 의해 각 스페이서(30)가 구성되어도 된다.
본 예에 있어서도, 스페이서(30)간의 거리를 일정하게 하지 않음으로써, 각 스페이서(30)에 의한 회절광끼리의 간섭에 주기성이 없어지고, 복수의 스페이서(30)에 의한 회절광의 간섭의 영향을 저감하여 시인성이 우수한 관찰광을 초래할 수 있다.
<게스트 호스트 액정>
본 발명은, 게스트·호스트형의 액정을 사용하는 조광 셀(10)에도 적용 가능하다. 즉, 액정층(29)은, 2색성 색소(게스트) 및 액정(호스트)을 포함하고 있어도 된다. 액정층(29)이 함유하는 2색성 색소는 차광성을 갖고, 원하는 가시광을 차단(흡수) 가능한 착색재인 것이 바람직하다.
본 발명을 적용 가능한 게스트·호스트형의 액정을 사용한 조광 셀(10)의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 한 쌍의 편광판(도 2의 제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22) 참조)을 설치하는 대신에, 후술하는 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이 1개의 편광판만이 설치되어도 되고, 후술하는 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이 편광판이 설치되지 않아도 된다. 이하에, 게스트·호스트형의 액정을 사용한 조광 셀(10)의 전형예에 대하여 설명한다.
도 9는, 게스트·호스트형의 액정을 사용하는 조광 셀(10)의 일례(차광 상태)를 설명하기 위한 개념도이며, 도 9의 (a)는 조광 셀(10)의 단면도이고, 도 9의 (b)는 흡수 축 방향이 화살표 "A"로 표시된 제1 편광판(21)의 평면도이다. 도 10은, 도 9와 동일한 조광 셀(10)(광투과 상태)을 설명하기 위한 개념도이며, 도 10의 (a)는 조광 셀(10)의 단면도이고, 도 10의 (b)는 흡수 축 방향이 화살표 "A"로 표시된 제1 편광판(21)의 평면도이다. 또한, 제1 편광판(21)의 흡수 축과 편광 축(광투과 축)은 서로 수직인 방향으로 연장된다.
본 예의 조광 셀(10)은 도 2에 도시한 조광 셀(10)과 기본적으로 마찬가지의 구성을 갖는다. 즉 도 9 및 도 10에 도시한 조광 셀(10)도, 도 2에 도시한 조광 셀(10)과 마찬가지로 한 쌍의 필름 기재(제1 필름 기재(23) 및 제2 필름 기재(24))와, 한 쌍의 필름 기재간에 배치되는 한 쌍의 투명 전극(제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26))과, 한 쌍의 투명 전극간에 배치되는 한 쌍의 배향막(제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28))과, 한 쌍의 배향막 중 적어도 어느 한쪽을 지지하고, 한 쌍의 배향막 중 적어도 어느 한쪽과 이차원적으로 접촉하는 복수의 스페이서(30)와, 한 쌍의 배향막간에 있어서 복수의 스페이서(30)간에 배치되는 액정층(29)을 구비하고, 복수의 스페이서(30) 중 적어도 일부는, 가장 거리가 가까운 다른 스페이서(30)까지의 거리가 일정하지 않다. 단, 도 9 및 도 10에 도시한 조광 셀(10)에서는, 한 쌍의 필름 기재 중 어느 한쪽(본 예에서는 제1 필름 기재(23))을 통해 한 쌍의 투명 전극과는 반대측에 있어서 편광판이 1개(본 예에서는 제1 편광판(21))만 설치된다. 또한 액정층(29)이 2색성 색소(염료)(51) 및 액정(52)을 포함하는 게스트·호스트형 액정에 의해 구성되어 있다.
2색성 색소(51)는 액정(52) 중에 분산 상태로 존재하며, 액정(52)과 마찬가지의 배향을 갖고, 기본적으로는 액정(52)과 동일한 방향으로 배열된다.
본 예에서는, 한 쌍의 투명 전극(제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26))간의 전압이 OFF인 경우에는, 2색성 색소(51) 및 액정(52)이 광의 진행 방향(L)(즉 조광 셀(10)의 적층 방향)과 수직을 이루는 수평 방향(특히 제1 편광판(21)의 흡수 축 방향(A)과는 수직인 방향(즉 제1 편광판(21)의 편광 축과 동일한 방향))으로 배열된다(도 9의 (a) 참조). 한편, 한 쌍의 투명 전극(제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26))간의 전압이 ON인 경우에는 2색성 색소(51) 및 액정(52)이 수직 방향(즉 광의 진행 방향(L))으로 배열된다(도 10의 (a) 참조). 또한 도 9의 (a) 및 도 10의 (a)에서는, 2색성 색소(51) 및 액정(52)의 배향 방향을 나타내기 위해, 2색성 색소(51) 및 액정(52)이 개념적으로 도시되어 있다.
예를 들어, 조광 컨트롤러(12)(도 1 참조)에 의해 제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)에 전압이 인가되지 않은 경우에는, 액정층(29)에 원하는 전계가 인가되지 않고, 2색성 색소(51) 및 액정(52)은 수평 방향으로 배열된다(도 9의 (a) 참조). 이 경우, 제1 편광판(21)의 흡수 축 방향(A)과 직교하는 방향으로 진동하는 광은 2색성 색소(51)에 의해 차광되고, 다른 방향으로 진동하는 광은 제1 편광판(21)에 의해 차광된다. 따라서, 제2 필름 기재(24)로부터 제1 편광판(21)을 향하는 방향(화살표 "L" 참조)으로 진행되는 광은, 2색성 색소(51) 및 제1 편광판(21)에 의해 차광된다.
또한, 상술한 도 2에 도시한 조광 셀(10)과 마찬가지로 본 예의 스페이서(30)도 불규칙적으로 배치되며, 인접하는 스페이서(30)간의 거리(특히 광의 진행 방향(L)과 직교하는 방향에 관한 거리)가 일정하지 않다. 그 때문에, 각 스페이서(30)에 의한 회절광의 간섭이 주기적으로는 발생하지 않고, 복수의 스페이서(30)에 의한 회절광의 간섭의 영향을 저감하여 시인성이 우수한 관찰광을 초래할 수 있다.
한편, 조광 컨트롤러(12)(도 1 참조)에 의해 제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)에 전압이 인가되는 경우에는, 액정층(29)에 원하는 전계가 인가되고, 2색성 색소(51) 및 액정(52)은 수직 방향으로 배열된다(도 10의 (a) 참조). 이 경우, 액정층(29)을 통과하는 광에 대한 2색성 색소(51)의 차광 성능은 광의 진동 방향에 관계없이 그다지 발휘되지 않고, 액정층(29)에 진입한 광은 높은 확률로 액정층(29)(2색성 색소(51) 및 액정(52))을 통과한다. 또한, 제1 편광판(21)의 편광 축(광투과 축)과 평행하게 진동하는 광(본 예에서는 제1 편광판(21)의 흡수 축 방향(A)과 수직을 이루는 방향으로 진동하는 광)은 제1 편광판(21)을 통과하여 조광 셀(10)로부터 출사한다.
상술한 바와 같이 도 9 및 도 10에 도시한 게스트·호스트형의 액정층(29)을 사용하는 경우에도, 제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 조광 셀(10)의 투광성을 적절히 바꿀 수 있다.
또한, 본 예의 조광 셀(10)의 그 밖의 구성은, 도 2에 도시한 조광 셀(10)과 마찬가지로 할 수 있다. 예를 들어 각 스페이서(30)는 광경화성 수지에 의해 구성되며, 한 쌍의 배향막의 한쪽(예를 들어 제1 배향막(27))과 접촉하는 평탄형 제1 저부(31)와, 당해 제1 저부(31)와 대향하는 제2 저부(32)를 갖고, 테이퍼 형상(예를 들어 75° 이상 85° 이하의 범위의 테이퍼 각도)을 가질 수 있다. 또한 소정의 상대적인 위치 관계로 배치되는 3 이상의 스페이서(30)에 의해 구성되는 단위 패턴(도 6의 부호 "50" 참조)이 반복 배치됨으로써, 복수의 스페이서(30)가 구성되어도 된다. 또한 한 쌍의 필름 기재(제1 필름 기재(23) 및 제2 필름 기재(24)) 중 적어도 어느 한쪽은, 전부 또는 일부가 만곡되어 있어도 된다. 또한 각 스페이서(30)는, 코어부(40)와, 코어부(40)의 적어도 일부를 덮는 피복부(41)를 포함하며, 한 쌍의 배향막 중 한쪽(예를 들어 제2 배향막(28)) 및 액정층(29)을 관통하고, 한 쌍의 배향막 중 다른쪽(예를 들어 제1 배향막(27))과 이차원적으로 접촉하는 제1 지지면(42)과, 한 쌍의 전극 중 한쪽(예를 들어 제2 투명 전극(26))과 이차원적으로 접촉하는 제2 지지면(43)을 갖고, 제1 지지면(42)은 피복부(41)에 의해 형성되며, 제2 지지면(43)의 적어도 일부는 코어부(40)에 의해 형성되어도 된다.
또한 도 9 및 도 10에 도시한 조광 셀(10)에 관하여, 상기에서는 소위 노멀리 블랙형의 배향막(27, 28) 및 액정층(29)이 사용되는 경우를 설명했지만, 소위 노멀리 화이트형의 배향막(27, 28) 및 액정층(29)이 사용되어도 된다. 즉, 노멀리 블랙의 경우에는, 상술한 바와 같이 전극(25, 26)간에 전압을 인가하여 액정층(29)에 전계를 작용시켰을 때에 2색성 색소(51) 및 액정(52)을 수직 방향으로 배향시킬 필요가 있기 때문에, 배향막(27, 28)으로서 수평 배향막이 사용되고, 액정층(29)에는 포지티브형 액정이 사용된다. 한편, 노멀리 화이트의 경우에는, 전극(25, 26)간에 전압을 인가하여 액정층(29)에 전계를 작용시켰을 때에 2색성 색소(51) 및 액정(52)을 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이 수평 방향으로 배향시킬 필요가 있기 때문에, 배향막(27, 28)으로서 수직 배향막이 사용되고, 액정층(29)에는 네가티브형 액정이 사용된다. 스페이서(30)를 불규칙적으로 배치함으로써 스페이서(30)에 의한 회절광의 영향을 저감할 수 있다는 상술한 작용 효과는, 노멀리 블랙형의 게스트 호스트 액정을 사용하는 조광 셀(10)에 있어서 뿐만 아니라, 노멀리 화이트형의 게스트 호스트 액정을 사용하는 조광 셀(10)에 있어서도 유효하다.
도 11은, 게스트·호스트형의 액정을 사용하는 조광 셀(10)의 다른 예(차광 상태)를 설명하기 위한 개념도이며, 조광 셀(10)의 단면을 도시한다. 도 12는, 도 11과 동일한 조광 셀(10)(광투과 상태)을 설명하기 위한 개념도이며, 조광 셀(10)의 단면을 도시한다.
본 예의 조광 셀(10)은 도 2에 도시한 조광 셀(10)과 기본적으로 마찬가지의 구성을 갖지만, 편광판(제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22))이 설치되어 있지 않고, 액정층(29)이 2색성 색소(염료)(51) 및 액정(52)을 포함하는 게스트·호스트형이다. 즉, 2색성 색소(51)는 액정(52) 중에 분산 상태로 존재하며, 액정(52)과 마찬가지의 배향을 갖고, 기본적으로는 액정(52)과 동일한 방향으로 배열된다.
본 예에 있어서 한 쌍의 투명 전극(제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26))간의 전압이 OFF인 경우에는 2색성 색소(51) 및 액정(52)이 수평 방향(즉 광의 진행 방향(L)과 수직을 이루는 방향)으로 배열된다(도 11 참조). 특히 본 예의 2색성 색소(51) 및 액정(52)의 배향은, 전계가 인가되어 있지 않은 상태에서 수평 방향에 관하여 180도 이상 비틀어져, 모든 수평 방향으로 2색성 색소(51)가 향해지는 것이 바람직하다. 한편, 한 쌍의 투명 전극(제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26))간의 전압이 ON인 경우에는 2색성 색소(51) 및 액정(52)이 수직 방향(즉 광의 진행 방향(L))으로 배열된다(도 12 참조). 또한 도 11 및 도 12에서는, 2색성 색소(51) 및 액정(52)의 배향 방향을 나타내기 위해, 2색성 색소(51) 및 액정(52)이 개념적으로 도시되어 있다.
예를 들어, 조광 컨트롤러(12)(도 1 참조)에 의해 제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)에 전압이 인가되지 않은 경우에는, 액정층(29)에 원하는 전계가 인가되지 않고, 2색성 색소(51) 및 액정(52)은 수평 방향으로 배열된다(도 11 참조). 이에 의해, 액정층(29)에 진입한 광이 2색성 색소(51)에 의해 차광(흡수)된다. 또한, 상술한 도 2에 도시한 조광 셀(10)과 마찬가지로, 본 예의 스페이서(30)도 불규칙적으로 배치되고, 인접하는 스페이서(30)간의 거리(특히 광의 진행 방향(L)과 직교하는 방향에 관한 거리)가 일정하지 않다. 그 때문에, 각 스페이서(30)에 의한 회절광의 간섭이 주기적으로는 발생하지 않고, 복수의 스페이서(30)에 의한 회절광의 간섭의 영향을 저감하여 시인성이 우수한 관찰광을 초래할 수 있다.
한편, 조광 컨트롤러(12)(도 1 참조)에 의해 제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)에 전압이 인가되는 경우에는, 액정층(29)에 원하는 전계가 인가되고, 2색성 색소(51) 및 액정(52)은 수직 방향으로 배열된다(도 12 참조). 이 경우, 액정층(29)을 통과하는 광에 대한 2색성 색소(51)의 차광 성능은 광의 진동 방향에 관계없이 그다지 발휘되지 않고, 액정층(29)에 진입한 광은 높은 확률로 액정층(29)(2색성 색소(51) 및 액정(52))을 통과한다. 또한 본 예에서는 편광판이 설치되어 있지 않기 때문에, 액정층(29)을 통과하여 제1 필름 기재(23)로부터 출사하는 광이 모두 조광 셀(10)로부터 출사된다.
상술한 바와 같이 도 11 및 도 12에 도시한 게스트·호스트형의 액정층(29)을 사용하는 경우에도, 제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 조광 셀(10)의 투광성을 바꿀 수 있다.
또한 도 11 및 도 12에 도시한 조광 셀(10)에 관하여, 상기에서는 배향막(27, 28)으로서 수평 배향막을 사용함과 함께 액정층(29)에 포지티브형 액정을 사용한 노멀리 블랙형의 게스트·호스트형 조광 셀(10)에 대하여 설명했지만, 노멀리 화이트형의 게스트·호스트형 조광 셀(10)이 사용되어도 된다. 즉, 배향막(27, 28)으로서 수직 배향막을 사용함과 함께 액정층(29)에 네가티브형 액정을 사용하여, 전극(25, 26)간에 전압을 인가하여 액정층(29)에 전계를 작용시켰을 때에 2색성 색소(51) 및 액정(52)을 도 11에 도시한 바와 같이 수평 방향으로 배향시켜도 된다. 이 노멀리 화이트형의 게스트 호스트 액정을 사용하는 조광 셀(10)에 있어서도, 스페이서(30)를 불규칙적으로 배치함으로써, 스페이서(30)에 의한 회절광의 영향을 저감할 수 있다는 상술한 작용 효과가 발휘된다.
<조광 셀(10)의 제조 방법>
본 실시 형태에 관한 조광 셀(10)을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 임의의 접합 기술이나 포토리소그래피 기술 등을 사용하여 조광 셀(10)을 제조할 수 있다. 특히 테이퍼 형상의 기둥 형상의 스페이서(30)는, 포토리소그래피 기술에 의해 적합하게 제조 가능하다. 포토리소그래피 기술에 기초하여 각 스페이서(30)를 형성하는 경우, 각 스페이서(30)의 배치에 따라 정해지는 패턴이 형성된 마스크를 사용하여, 레지스트에 대한 광 조사(노광 공정)가 행해진다. 또한 마스크에 있어서 상기한 패턴을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 정방 격자의 패턴을 기준으로 하고, 각 격자점(각 스페이서(30)의 배치점)의 X-Y 좌표를 임의의 방법으로 어긋나게 함으로써 격자점 전체(스페이서(30) 전체)를 랜덤 배치로 할 수 있다.
본건 발명자는, 각 스페이서(30)의 배치를 결정하기 위해 정방 격자의 각 격자점의 어긋남 범위를 변경하여, 어긋남 범위가 상이한 복수 종류의 "스페이서(30)군" 각각에 관하여 광의 회절 상태를 관찰하였다. 구체적으로는, 도 13에 도시한 바와 같이, 정방 격자에 있어서 각 격자점(즉 "주목 격자점(L1)(주목 스페이서(30))")을 중심으로 한 대각선 상에 배치되는 4개의 격자점(즉 "대각 격자점(L2)(대각 스페이서(30)))에 의해 형성되는 정사각형의 한 변을 "대각 피치(P)"라 한다. 주목 격자점(L1)(주목 스페이서(30))의 X-Y 좌표에 관한 어긋남 범위의 한계(R)를 이 대각 피치(P)의 10％ 내지 50％의 크기로 제한하고, 난수를 사용하여 주목 격자점(L1)(주목 스페이서(30))의 배치를 랜덤으로 어긋나게 하였다. 여기에서 말하는 "주목 스페이서(30)"는 전체 스페이서(30) 중 특정한 스페이서(30)만을 가리키는 것이 아니라, 모든 스페이서(30) 각각이 여기에서 말하는 "주목 스페이서(30)"로서 취급된다. 즉, 각 스페이서(30)에 할당되는 대각 격자점(L2)(대각 스페이서(30))의 위치에 기초하여 각 스페이서(30)의 배치를 상술한 바와 같이 하여 정함으로써, 모든 스페이서(30)의 배치가 랜덤으로 어긋나게 된다. 이와 같이 "대각 격자점(L2)의 위치에 기초하여 주목 스페이서(30)의 배치를 어긋나게 하는 방법"을 사용하여 모든 스페이서(30)의 배치를 어긋나게 함으로써, 스페이서(30) 전체를 랜덤 배치로 할 수 있다. 그 결과, "각 스페이서(30)의 X-Y 좌표에 관한 어긋남 범위의 한계(R)의 한 변의 길이가 대각 피치(P)의 10％ 이상 30％ 미만인 범위"에서는 회절 현상이 다소 눈에 띄었지만, "각 스페이서(30)의 X-Y 좌표에 관한 어긋남 범위의 한계(R)의 한 변의 길이가 대각 피치(P)의 30％ 이상 50％ 이하인 범위"에서는 회절 현상이 거의 눈에 띄지 않고, 양호한 결과가 얻어졌다.
예를 들어, 스페이서(30)를 구성하는 감광성 수지(광경화성 수지)를 제2 투명 전극(26) 상에 코트하여, 포토리소그래피 기술에 의해 당해 감광성 수지로부터 테이퍼 형상의 스페이서(30)를 형성하고, 그 후, 제2 투명 전극(26) 상에 제2 배향막(28)을 형성하고, 당해 제2 배향막(28)에 대하여 러빙 등에 의해 배향 규제력을 부여하는 처리를 행해도 된다. 이 경우, 스페이서(30)가 형성된 상태에서 제2 배향막(28)에 대한 배향 부여 처리가 행해진다. 또한, 각 스페이서(30) 중 제1 배향막(27)측의 저부(제1 저부(31))가 제2 배향막(28)측의 저부(제2 저부(32))보다도 큰 "역테이퍼 형상의 스페이서(30)"가 형성된 상태에서 제2 배향막(28)에 대한 배향 부여 처리가 행해지면, 스페이서(30)의 근방에 있어서의 제2 배향막(28)에 대하여 충분한 배향성을 부여하는 것이 어려운 경우가 있다. 따라서, 제2 배향막(28)에 대한 배향성 부여의 관점에서는, 각 스페이서(30) 중 제1 배향막(27)측의 저부(제1 저부(31))가 제2 배향막(28)측의 저부(제2 저부(32))보다도 작은 "순테이퍼 형상의 스페이서(30)"가 바람직하다.
이어서, 구체예에 대하여 설명한다.
<구체예 1(비교예)>
본 예의 조광 셀(10)은, 액정을 이용하여 투과광을 제어하는 조광 셀(10)이다. 액정 배향층용 필름(제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28)) 사이에 액정층(29)을 끼워 넣어서 액정 셀이 제작되고, 이 액정 셀을 패러렐 니콜의 상태로 배치되는 직선 편광판(제1 편광판(21) 및 제2 편광판(22)) 사이에 끼워 넣음으로써 본 예의 조광 셀(10)을 제작하였다. 구체적으로는, 본 예의 조광 셀(10)은 도 2에 도시한 조광 셀(10)과 동일한 층 구조(즉 제1 편광판(21), 제2 편광판(22), 제1 필름 기재(23), 제2 필름 기재(24), 제1 투명 전극(25), 제2 투명 전극(26), 제1 배향막(27), 제2 배향막(28), 액정층(29) 및 스페이서(30)(특히 스페이서(30a)))를 포함한다.
본 예에 있어서의 액정층(29)에는 TN형 액정을 사용하고 있으며, 전계가 작용하지 않는 상태에서는 통과하는 광의 편광면을 90° 회전시킨다. 액정층(29)(액정 재료)의 두께를 일정하게 유지하기 위한 스페이서(30)가 액정 배향층용 필름(구체적으로는 제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28)(엄밀하게는 제2 투명 전극(26))) 사이에 설치된다. 본 예의 스페이서(30)는 투명재에 의해 구성되며, 가시광에 대한 차광성을 갖지 않는다. 각 스페이서(30)는, 가장 거리가 가까운 다른 스페이서(30)까지의 거리가 일정해지도록 배치되었다. 또한 제1 투명 전극(25)을 지지하는 제1 필름 기재(23) 및 제2 투명 전극(26)을 지지하는 제2 필름 기재(24)로서, 필름 형상의 수지 기재(특히 본 예에서는 폴리카르보네이트제의 필름 기재)를 사용하였다. 액정 배향층용 필름은, 필름재(기재)에 대하여 전극(제1 투명 전극(25) 및 제2 투명 전극(26)) 및 배향층(제1 배향막(27) 및 제2 배향막(28))을 순차 제작함으로써 형성하였다.
본 예의 조광 셀(10)을 통과한 광(점 광원으로부터의 광)을 시각에 의해 확인한 바, 점 광원으로부터의 광은 각 스페이서(30)에 의한 회절광의 간섭의 영향을 받아, 점 광원의 둘레에 광의 간섭 영역이 발생하였다.
<구체예 2(실시예)>
본 예의 조광 셀(10)에서 사용되는 각 스페이서(30)(전체 스페이서(30))는, 가장 거리가 가까운 다른 스페이서(30)까지의 거리가 일정하게는 되지 않도록 배치되었다. 본 예의 조광 셀(10)의 다른 구성은, 상술한 구체예 1(비교예)과 동일하다.
본 예의 조광 셀(10)을 통과한 광(점 광원으로부터의 광)을 시각에 의해 확인한 바, 스페이서(30)를 랜덤으로 배치함으로써, 점 광원으로부터의 광에 대한 각 스페이서(30)에 의한 회절광의 간섭의 영향(광 강도)은 시인할 수 없을 정도까지 저감되어, 점 광원의 둘레에 광의 간섭 영역은 발생하지 않았다.
이상 설명한 바와 같이 복수의 스페이서(30) 중 적어도 일부에 관해서는 가장 거리가 가까운 다른 스페이서(30)까지의 거리를 일정하게 하지 않음으로써, 복수의 스페이서(30)에 의한 회절광의 간섭의 영향을 저감하여 시인성이 우수한 관찰광을 초래할 수 있다.
본 발명의 실시 형태는, 상술한 개개의 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 당업자가 상도할 수 있는 다양한 변형도 포함하는 것이며, 본 발명의 효과도 상술한 내용으로 한정되지 않는다. 즉, 특허 청구 범위에 규정된 내용 및 그의 균등물로부터 도출되는 본 발명의 개념적인 사상과 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 추가, 변경 및 부분적 삭제가 가능하다.
5: 조광 시스템
10: 조광 셀
12: 조광 컨트롤러
14: 센서 장치
16: 유저 조작부
21: 제1 편광판
22: 제2 편광판
23: 제1 필름 기재
24: 제2 필름 기재
25: 제1 투명 전극
26: 제2 투명 전극
27: 제1 배향막
28: 제2 배향막
29: 액정층
30: 스페이서
31: 제1 저부
32: 제2 저부
34: 단위 패턴
35: 불안정 에어리어
40: 코어부
41: 피복부
42: 제1 지지면
43: 제2 지지면
50: 단위 패턴 에어리어
51: 2색성 색소
52: 액정

Claims (3)

  1. 한 쌍의 필름 기재와,
    상기 한 쌍의 필름 기재간에 배치되는 한 쌍의 전극과,
    상기 한 쌍의 전극간에 배치되는 제1 배향막과 제2 배향막과,
    상기 제1 배향막을 지지하고, 상기 제1 배향막과 접촉하는 복수의 스페이서와,
    상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막간에 있어서 상기 복수의 스페이서간에 배치되는 액정층을 구비하고,
    상기 액정층은, 적어도 2색성 색소를 포함하고,
    상기 복수의 스페이서 중 적어도 일부는, 가장 거리가 가까운 다른 스페이서까지의 거리가 일정하지 않고,
    편광판이 설치되어 있지 않고,
    상기 2색성 색소는, 차광 상태에서, 수평 방향에 관하여 180도 이상 비틀어진 조광 셀.
  2. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 필름 기재 중 적어도 어느 한쪽은, 전부 또는 일부가 만곡되어 있는 조광 셀.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 스페이서 각각은, 코어부와, 상기 코어부의 적어도 일부를 덮고, 상기 코어부와 상기 제2 배향막 사이에 개재하는 피복부를 포함하고,
    상기 피복부는, 상기 제2 배향막과 일체적으로 형성되어 있는 조광 셀.
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