JP2017021097A - 調光フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】ゲストホスト液晶方式による調光フィルムにおいて、透光時に充分な透過光量を確保しつつ、遮光時と透光時とで、充分な光量比を確保できるようにする。【解決手段】液晶セル４と偏光子２とが積層され、液晶セル４は、透明フィルム材による基材６、１５に少なくとも配向層１３、１７を設けてなる第１及び第２の積層体５Ｄ、５Ｕにより、ゲストホスト液晶組成物と二色性色素組成物とによる液晶層８を挟持し、第１及び又は第２の積層体５Ｄ、５Ｕに設けられた透明電極１１、１６の駆動により、ゲストホスト液晶組成物及び二色性色素組成物が水平配向した水平配向状態と、ゲストホスト液晶組成物及び二色性色素組成物が垂直配向した垂直配向状態とで、液晶層８の状態が切り替わり可能であり、偏光子２は、水平配向状態におけるゲストホスト液晶組成物及び二色性色素組成物の長軸方向と透過軸方向とが直交するように配置された。【選択図】図１

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し、特に２色性色素を使用したゲストホスト液晶による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。このような調光フィルムに関して、特許文献１、２には、直線偏光板により液晶材料を挟持し、この液晶材料に印加する電界の可変により、透過光の光量を制御する構成が開示されている。

また特許文献３には、２枚の透明導電性基材の間に光調整懸濁液を注入した構成が開示されている。また特許文献４には、電場に応じて白濁と透明に状態を変化させる高分子分散型液晶を使用した構成が開示されている。また特許文献５には、一対の偏光子の間に１対の波長板を配置し、この１対の波長板の相対位置の可変により透過率を変化させる構成が開示されている。

また特許文献６、７には、２色性色素を使用したゲストホスト液晶組成物に関する工夫が提案されている。このような２色性色素を使用したゲストホスト液晶による液晶セルでは、ゲストホスト液晶組成物と２色性色素組成物とがランダムに配向した状態と、いわゆるツイスト配向した状態とを電界の制御により切り替えて透過光量を制御する。

ところで２色性色素を使用したゲストホスト型液晶による液晶セルでは、方向の変化による色味の変化が小さい特徴がある。これにより２色性色素を使用したゲストホスト型液晶を適用して調光フィルムを作製することが考えられる。しかしながら従来方式による２色性色素を使用したゲストホスト液晶による液晶セルでは、コントラスト比を充分に確保できない欠点があり、これにより調光フィルムに適用した場合には、黒表示に対応する遮光時と、白表示に対応する透光時とで、充分に光量比を確保できない恐れがある。

この問題を解決する１つの方法として、直線偏光板の配置により遮光時の透過光成分を吸収して遮光時と透光時との光量比を確保する方法が考えられるものの、このようにすると、透光時の透過光量までも低下する問題がある。

特開平０３−４７３９２号公報 特開平０８−１８４２７３号公報 特開２０１４−１４６０５１号公報 特開２０１３−１３０７４６号公報 特表２０１４−５０７６７６号公報 特開２０１３−１３９５２１号公報 特開２０１２−３１３８４号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ゲストホスト液晶方式による調光フィルムにおいて、透光時に充分な透過光量を確保しつつ、遮光時と透光時とで、充分な光量比を確保できるようにすることを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、水平配向と垂直配向とでゲストホスト液晶組成物の配向を切り替えるようにして、水平配向時に漏出する透過光を偏光子により遮光するとの着想に至り、本発明を完成するに至った。

具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する。

（１） 液晶セルと偏光子とが積層され、
前記液晶セルは、
透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を設けてなる第１及び第２の積層体により、ゲストホスト液晶組成物と二色性色素組成物とによる液晶層を挟持し、
前記第１及び又は第２の積層体に設けられた透明電極の駆動により、
前記ゲストホスト液晶組成物及び前記二色性色素組成物が水平配向した水平配向状態と、前記ゲストホスト液晶組成物及び前記二色性色素組成物が垂直配向した垂直配向状態とで、前記液晶層の状態が切り替わり可能であり、
前記偏光子は、
前記水平配向状態における前記ゲストホスト液晶組成物及び前記二色性色素組成物の長軸方向と透過軸方向とが直交するように配置された調光フィルム。

（１）によれば、液晶セルによる遮光時、液晶セルより漏出する偏光成分を偏光子により遮光することができ、これにより遮光時の透過率を低減することができる。また透光時においては、液晶セルの入射光の１／２の光量により透過光を出射することができ、これらによりゲストホスト液晶方式による調光フィルムにおいて、透光時に充分な透過光量を確保しつつ、遮光時と透光時とで、充分な光量比を確保することができる。

（２） （１）において、
前記偏光子が、
直線偏光板である調光フィルム。

（２）によれば、より具体的構成により、ゲストホスト液晶方式による調光フィルムにおいて、透光時に充分な透過光量を確保しつつ、遮光時と透光時とで、充分な光量比を確保することができる。

（３） （１）において、
前記偏光子は、
透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を設けてなる第１及び第２の積層体により、ゲストホスト液晶組成物と二色性色素組成物とによる液晶層を挟持し、
前記透過軸方向が、前記偏光子のゲストホスト液晶組成物及び前記二色性色素組成物が水平配向した水平配向状態における当該ゲストホスト液晶組成物及び二色性色素組成物の長軸方向である調光フィルム。

（３）によれば、液晶セルと同様の構成による偏光子を使用して、ゲストホスト液晶による調光フィルムにおいて、透光時に充分な透過光量を確保しつつ、遮光時と透光時とで、充分な光量比を確保することができる。

（４） （３）において、
前記偏光子は、
前記第１及び又は第２の積層体に設けられた透明電極の駆動により、
前記水平配向状態と、前記ゲストホスト液晶組成物及び前記二色性色素組成物が垂直配向した垂直配向状態とで、前記液晶層の状態が切り替わり可能である調光フィルム。

（４）によれば、液晶セルの透明電極の駆動との組み合わせによる偏光子側透明電極の駆動により、透光時、一段と透過光量を増大させることができる。

（５） （１）、（２）、（３）、（４）の何れかにおいて、
前記液晶セルに係る液晶層には、透過光を吸収する材料によるスペーサが設けられた調光フィルム。

（６） （３）、（４）、（５）の何れかにおいて、
前記偏光子に係る液晶層には、透過光を吸収する材料によるスペーサが設けられた調光フィルム。

（５）、（６）によれば、スペーサを目立たなくすると共に、遮光性が損なわれないようにすることができる。

本発明は、ゲストホスト液晶方式による調光フィルムにおいて、透光時に充分な透過光量を確保しつつ、遮光時と透光時とで、充分な光量比を確保できるようにする。

本発明の第１実施形態に係る調光フィルムを示す断面図である。 図１の調光フィルムの遮光時の説明に供する図である。 図１の調光フィルムの透光時の説明に供する図である。 図１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。 本発明の第２実施形態に係る調光フィルムを示す断面図である。 図５の調光フィルムの遮光時の説明に供する図である。 図５の調光フィルムの透光時の説明に供する図である。

〔第１実施形態〕
〔調光フィルム〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る調光フィルム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、印加電圧の可変により透過光の光量を制御する。

この調光フィルム１は、偏光子２と調光フィルム用の液晶セル４とを積層して構成される。この実施形態において、偏光子２には直線偏光板が適用される。直線偏光板は、いわゆるシート・ポラライザーであり、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素等を含浸させた後、延伸して偏光子としての光学的機能を果たす光学機能層が形成され、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等の透明フィルム材による基材により光学機能層を挟持して作製される。偏光子２は、紫外線硬化性樹脂等による接着剤層により液晶セル４に配置される。

液晶セル４は、２色性色素を使用したゲストホスト液晶による液晶セルであり、この液晶に印加する電界により透過光量を可変する液晶セルである。液晶セル４は、フィルム形状による第１及び第２の積層体である上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄにより液晶層８を挟持して構成される。下側積層体５Ｄは、透明フィルム材による基材６に、透明電極１１、スペーサ１２、配向層１３を積層して形成される。上側積層体５Ｕは、透明フィルム材による基材１５に、透明電極１６、配向層１７を積層して形成される。液晶セル４は、この上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄに設けられた透明電極１１、１６の駆動により、液晶層８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可変し、これにより透過光の光量を可変する。

基材６、１５は、この種のフィルム材に適用可能な種々の透明フィルム材を適用することができる。この実施形態において、基材６、１５は、ポリカーボネートフィルムが適用されるものの、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）フィルム、ＴＡＣフィルム等を適用するようにしてもよい。

透明電極１１、１６は、この種のフィルム材に適用される各種の電極材料を適用することができ、この実施形態ではＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）による透明電極材により形成される。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ものの、この実施形態ではフォトレジストにより作製され、透明電極１１を作製してなる基材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作製される。なおスペーサ１２は、上側積層体５Ｕに設けるようにしてもよく、上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄの双方に設けるようにしてもよい。またスペーサ１２は、球状形状によるいわゆるビーズスペーサを適用するようにしてもよい。

この実施形態において、スペーサ１２は、断面円形形状による柱形状により円柱形状に作製される。なお断面円形形状による柱形状に代えて、楕円形状、矩形形状等による断面形状により作製してもよい。スペーサ１２は、透過光を吸収する材料により、黒色により作製され、これにより遮光時、スペーサ１２を目立たなくすると共に、スペーサ１２により遮光性が損なわれないように設定される。より具体的に、スペーサ１２は、作製に供するフォトレジストの染料、顔料を使用した着色により、黒色により作製される。なおスペーサ１２は、要は、透過光を吸収するように作製すれば良く、黒色に代えて、白色を帯びた黒色（灰色）により作製してもよく、紫色を帯びた黒色により作製してもよい。

配向層１３、１７は、ポリイミド樹脂層をラビング処理して作製される。なお配向層１３、１７は、液晶層８に係る液晶材料に対して配向規制力を発現可能な各種の構成を適用することができ、いわゆる光配向層により作製してもよく、ラビング処理、研磨処理による微細なライン状凹凸形状を賦型処理により作製して形成してもよい。なおスペーサ１２は、配向層１３の上に設けるようにしてもよい。

なお光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を適用することができるものの、この実施形態では、一旦配向した後には、紫外線の照射によって配向が変化しない、例えば光２量化型の材料を使用する。この光２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。

液晶層８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。なお液晶セル４は、液晶層８を囲むように、シール材１９が配置され、このシール材１９により上側積層体５Ｕ、下側積層体５Ｄが一体に保持され、液晶材料の漏出が防止される。

〔直線偏光板の配置〕
図２及び図３は、遮光時及び透光時におけるゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂの配向の説明に供する図である。調光フィルム１は、遮光時、ゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂが一方向に水平配向するように（図２）、すなわち液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂの長軸方向が、一方向であって、かつ水平方向となるように作製される。また透光時、ゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂが垂直配向するように（図３）、すなわち液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂの長軸方向が液晶層８の厚み方向となるように、作製される。

ここでこの実施形態では、無電界時が遮光時となるように設定され、これにより配向層１３、１７が、同一方向に配向規制力を発揮するように、より具体的には、同一方向にラビング処理して作製される。また透明電極１１、１６による電界の方向が液晶セル４の厚み方向となるように作製される。なおこれとは逆に、電界印加時が遮光時となるように設定してもよく、この場合、無電解時に液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂが垂直配向するように、配向層１３、１７が垂直配向膜により作製される。また透明電極１１、１６による電界の方向が同一の水平方向となるように、透明電極１１及び又は１６がパターンニングされて作製される。なおこの場合、透明電極１１、１６の一方を省略して、残る透明電極１１又は１６のパターンニングにより水平方向の電界を形成するようにしてもよい。

このように透光時と遮光時とで配向を制御して、調光フィルム１では、遮光時における液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂの長軸方向と直交する方向が、透過軸方向となるように偏光子２が配置される。これらによりこの実施形態では、透光時に充分な透過光量を確保しつつ、遮光時と透光時とで、充分な光量比を確保する。

すなわち液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂを一方向に水平配向させると、液晶セル４では、二色性色素組成物８Ｂにより透過光が遮光されるものの、液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂの長軸方向が偏光面である透過光成分については、充分に遮光し得ず、液晶セル４から漏出することになる。しかしながらこの実施形態では、液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂの長軸方向と直交する方向が、透過軸方向となるように偏光子２が配置されていることにより、このように遮光時に漏出する透過光成分については、偏光子２により吸収して遮光することができ、その結果、遮光時における透過率を低減することができる。

これに対して透光時においては、種々の偏光面による入射光を透過して液晶セル４から透過光が出射され、この透過光の一部が偏光子２により遮光されることになるものの、この遮光される光量は、調光フィルム１の入射光のほぼ１／２の光量であり、これにより透光時に充分な透過光量を確保することができる。これらにより透光時に充分な透過光量を確保しつつ、遮光時と透光時とで、充分な光量比を確保することができる。

〔製造工程〕
図４は、調光フィルム１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、基材６、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。続いて製造工程は、配向層作製工程ＳＰ４において、スペーサ１２を作製してなる基材６の上に、また透明電極１６を作製してなる基材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を作製してなる基材６に、ディスペンサーを使用して枠形状によりシール材１９を塗布した後、この枠形状により囲まれた所定位置に、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、上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄを積層して、押圧、加熱し、これにより液晶層８を挟持するようにして、上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄをシール材により貼り合せて一体化する。

この製造工程は、続く積層工程ＳＰ６において、紫外線硬化性樹脂により偏光子２を積層して一体化し、調光フィルム１を作製する。

〔第２実施形態〕
図５は、図１との対比により本発明の第２実施形態に係る調光フィルムを示す断面図である。この調光フィルム２１は、偏光子２に代えて偏光子２２が配置される点を除いて、第１実施形態と同様に構成される。なおこの図５において、調光フィルム１と同一の構成は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。

ここで偏光子２２は、液晶セル４と同一に構成される。ここでゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂによる液晶層を備えた液晶セル４において、ゲストホスト液晶組成物が一方向に水平配向した場合、偏光子としての光学的機能を発揮することになる。これによりこの実施形態では、液晶セル４に、液晶セル４と同一構成である偏光子２２を積層して調光フィルム２１を構成する。

ここで図６及び図７に遮光時及び透光時を示すように、遮光時、調光フィルム２１では、液晶セル４におけるゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂの長軸方向が、偏光子２２におけるゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂの長軸方向と直交するように、設定される。調光フィルム２１では、遮光時、液晶セル４及び偏光子２２の液晶層８が無電界に設定され、これにより、液晶セル４の配向層１３、１７と偏光子２２の配向層１３、１７とでラビング方向が直交する方向に設定される。

この実施形態では、さらにこのように液晶セル４に偏光子２２を積層するようにして、液晶セル４の透明電極１１、１６に連動して偏光子２２の透明電極１１、１６が駆動され、これにより透光時、偏光子２２では何ら透過光を遮光することなく、出射する。これによりこの実施形態では、第１実施形態に係る調光フィルム１に比して、一段と透光時に充分な透過光量を確保しつつ、遮光時と透光時とで、充分な光量比を確保する。

なおこのように液晶セル４の透明電極１１、１６と連動した偏光子２２の透明電極１１、１６の駆動に代えて、液晶セル４の透明電極１１、１６の駆動に対して、相補的に偏光子２２の透明電極１１、１６を駆動するようにしてもよい。なおこの場合、第１実施形態について上述したように、液晶セル４における無電界時、偏光子２２においては、電界の印加によりゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂが水平配向するように、また液晶セル４における電界印加時、偏光子２２においては、無電界によりゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂが垂直配向するように、第１実施形態において液晶セル４について上述したように、配向層１３、１７、透明電極１１、１６を作製する。

またこれとは逆に、液晶セル４において、電界印加時と無電界時とでゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂをそれぞれ水平配向、垂直配向させる場合にあって、液晶セル４の透明電極１１、１６に連動して偏光子２２の透明電極１１、１６を駆動する場合には、偏光子２２においても、電界印加時と無電界時とでゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂをそれぞれ水平配向、垂直配向させるように構成して、液晶セル４の透明電極１１、１６と偏光子２２の透明電極１１、１６とでパターンニングの方向を直交する方向に設定する。

また液晶セル４において、電界印加時と無電界時とでゲストホスト液晶組成物８Ａ、二色性色素組成物８Ｂをそれぞれ水平配向、垂直配向させる場合にあって、液晶セル４の透明電極１１、１６に対して、相補的に偏光子２２の透明電極１１、１６を駆動する場合には、この図６及び図７について上述した偏光子２２の構成を適用することができる。

〔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組み合わせ、さらには上述の実施形態を種々に変更することができる。

すなわち上述の第２実施形態では、液晶セル４と連動して、又は相補的に偏光子２２の透明電極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、透明電極の駆動を停止して保持するようにしてもよい。なおこの場合には、偏光子２２については、透明電極を省略して構成することもできる。

１ 調光フィルム
２ 偏光子
４ 液晶セル
５Ｄ 下側積層体
５Ｕ 上側積層体
６、１６ 基材
８ 液晶層
８Ａ ゲストホスト液晶組成物
８Ｂ 二色性色素組成物
１１、１６ 透明電極
１２ スペーサ
１３、１７ 配向層
１５ 基材
１９ シール材
２１ 調光フィルム
２２ 偏光子

Claims (6)

1. 液晶セルと偏光子とが積層され、
   前記液晶セルは、
   透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を設けてなる第１及び第２の積層体により、ゲストホスト液晶組成物と二色性色素組成物とによる液晶層を挟持し、
   前記第１及び又は第２の積層体に設けられた透明電極の駆動により、
   前記ゲストホスト液晶組成物及び前記二色性色素組成物が水平配向した水平配向状態と、前記ゲストホスト液晶組成物及び前記二色性色素組成物が垂直配向した垂直配向状態とで、前記液晶層の状態が切り替わり可能であり、
   前記偏光子は、
   前記水平配向状態における前記ゲストホスト液晶組成物及び前記二色性色素組成物の長軸方向と透過軸方向とが直交するように配置された
   調光フィルム。
2. 前記偏光子が、
   直線偏光板である
   請求項１に記載の調光フィルム。
3. 前記偏光子は、
   透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を設けてなる第１及び第２の積層体により、ゲストホスト液晶組成物と二色性色素組成物とによる液晶層を挟持し、
   前記透過軸方向が、前記偏光子のゲストホスト液晶組成物及び前記二色性色素組成物が水平配向した水平配向状態における当該ゲストホスト液晶組成物及び二色性色素組成物の長軸方向である
   請求項１に記載の調光フィルム。
4. 前記偏光子は、
   前記第１及び又は第２の積層体に設けられた透明電極の駆動により、
   前記水平配向状態と、前記ゲストホスト液晶組成物及び前記二色性色素組成物が垂直配向した垂直配向状態とで、前記液晶層の状態が切り替わり可能である
   請求項３に記載の調光フィルム。
5. 前記液晶セルに係る液晶層には、透過光を吸収する材料によるスペーサが設けられた
   請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の何れかに記載の調光フィルム。
6. 前記偏光子に係る液晶層には、透過光を吸収する材料によるスペーサが設けられた
   請求項３、請求項４、請求項５の何れかに記載の調光フィルム。

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