JP6665661B2 - 調光フィルム、調光フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車の窓等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。

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、透明電極を製造した透明フィルム材により液晶材料を挟持して液晶セルが製造され、この液晶セルを直線偏光板により挟持して作成される。これによりこの調光フィルムでは、液晶に印加する電界の可変により液晶の配向を可変して外来光を遮光したり透過したりし、さらには透過光量を可変したりし、これらにより外来光の透過を制御する。

このような調光フィルムにおける液晶セルの駆動には、液晶表示パネルについて提案されている種々の駆動方法を適用することができる。具体的には、例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｃｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＶＡ（Ｖｉｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等の駆動方式を適用することができる。

また液晶表示パネルは、マルチドメイン化により視野角特性を向上する工夫が種々に提案されており、特許文献３には、線状突起、点状突起等によるリブを設けて配向層を製造することによるＶＡ方式のマルチドメイン方式（ＭＶＡ：Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）が提案されている。

ここで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、一般的に、無電界時、液晶を垂直配向させることにより、液晶層を垂直配向層により挟持して液晶セルが構成され、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。ここでマルチドメイン方式とは、電界の可変に対して液晶分子の挙動が異なる領域（ドメイン）を複数設ける方式であり、一般的に、複数領域における光学特性の平均値化（積分化）により視野角特性を向上するために適用される。

ところで調光フィルムは、例えば窓ガラス等に貼り付けて大面積により種々の用途で使用することが予測される。従って簡易な構成により製造できることが望まれる。また窓ガラスに貼り付けて使用する場合、カーテンの機能を担う場合も予測されることにより、充分に入射光を遮光できることが求められる。これらによりＶＡ方式のシングルドメイン方式で駆動することが考えられる。

しかしながらＶＡ方式のシングルドメイン方式では、調光フィルムが黄色味を帯びて視認され、これにより調光フィルムの色味が劣化する問題がある。また中間諧調においては、視野角の変化に係る見る方向の変化によって諧調が変化し、これにより中間諧調において視野角特性の劣化が著しい問題もある。これらの問題を解決することができれば、例えばＶＡ方式によるマルチドメイン方式に適用して、さらにはＶＡ方式以外の方式による調光フィルムに適用して一段と特性を向上することができると考えられる。

特開平０３−４７３９２号公報 特開平０８−１８４２７３号公報 特開平１１−２４２２２５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、例えばＶＡ方式のシングルドメイン方式による調光フィルムにおいて、色味の劣化、中間諧調における視野角特性の劣化を改善する。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、セルギャップのパターニングにより液晶層の厚みを変化させる、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） 少なくとも配向層を備えてなる第１及び第２の積層体により液晶層を挟持し、前記第１及び又は第２の積層体に設けられた電極による駆動により前記液晶層の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、
前記液晶層の厚み方向における、厚みの差分値が０．１μｍ以上０．６μｍ以下である２種類以上のスペーサーの配置によって、前記液晶層において、厚みの異なる第１及び第２の領域が設けられた調光フィルム。

（１）によれば、厚みの異なる第１及び第２の領域によりセルギャップがパターニングされて液晶層が形成され、液晶層の厚みを変化させることができる。これにより厚みの異なる第１及び第２の領域による光学特性を平均値化して、色味の劣化、中間諧調における視野角特性の劣化を改善することができる。

（２） （１）において、
前記第１及び第２の領域が、帯状の領域である調光フィルム。

（２）によれば、具体的構成により色味の劣化、中間諧調における視野角特性の劣化を改善することができる。

（３） （１）又は（２）において、
前記スペーサーが、ビーズスペーサーである調光フィルム。

（４） （１）又は（２）において、
前記スペーサーが、フォトレジストによる柱形状のスペーサーである調光フィルム。

（３）又は（４）によれば、ビーズスペーサーを適用して、又はフォトレジストによるスペーサーを適用して、色味の劣化、中間諧調における視野角特性の劣化を改善することができる。

（５） （１）又は（２）において
前記スペーサーが、前記第１の積層体に設けられたビーズスペーサーであり、
前記ビーズスペーサーが当接する前記第２の積層体の部位のビッカース硬度値Ｂが１１．８以上３５．９以下であり、
前記第１の積層体を平面視した状態で、前記第１の積層体上で前記ビーズスペーサーが占める面積の比率である占有率Ａと、前記ビッカース硬度値Ｂとの乗算値Ａ×Ｂが、０．４２以上である調光フィルム。

（５）によれば、ビッカース硬度値Ｂが１１．８以上３５．９以下であることにより、使用中の押圧力等により、対向する面にビーズスペーサーが貫入したりする状況を低減して、セルギャップの不均一化、局所的な配向不良を低減し、さらは液晶材料の漏出を有効に回避することができる。また占有率Ａと、ビッカース硬度値Ｂとの乗算値Ａ×Ｂが０．４２以上であることにより、占有率Ａが小さい場合にはビッカース硬度値Ｂが大きくなるように設定して、ビーズスペーサーへの応力集中に応じた硬度Ｂによりセルギャップを保持することができ、これにより一段とセルギャップの不均一化、局所的な配向不良を低減し、さらは液晶材料の漏出を有効に回避することができる。これらによりビーズスペーサーに関する信頼性を従来に比して一段と向上することができる。

（６） 透明フィルム材による第１の基材に少なくとも配向層を製造して第１の積層体を製造する第１の積層体製造工程と、
透明フィルム材による第２の基材に少なくとも配向層を製造して第２の積層体を製造する第２の積層体製造工程と、
前記第１及び第２の積層体により液晶層を挟持してなる液晶セルを製造する積層工程とを備え、
前記第１の積層体製造工程は、
少なくとも第１のスペーサーを配置した第１の領域と、前記液晶層の厚み方向において、前記第１のスペーサーより０．１μｍ以上０．６μｍ以下小さい厚みの第２のスペーサーのみを配置した第２の領域とを、前記第１の基材上に形成するスペーサー配置工程を備える調光フィルムの製造方法。

（６）によれば、厚みの異なる第１及び第２の領域によりセルギャップをパターニングし液晶層を形成することができ、液晶層の厚みを変化させることができる。これにより厚みの異なる第１及び第２の領域による光学特性を平均値化して、色味の劣化、中間諧調における視野角特性の劣化を改善することができる。

（７） （６）において、
前記第１及び第２のスペーサーがビーズスペーサーであり、
前記スペーサー配置工程は、
前記第１の領域に対応する開口を備えたマスクを前記第１の基材に配置して前記第１のスペーサーを散布して、
前記第１のスペーサーを配置した第１の領域と、前記第２のスペーサーのみを配置した第２の領域とを形成する調光フィルム。

（７）によれば、第１のスペーサーを散布した後に、又は第１のスペーサーを散布する前に、全面に第２のスペーサーを散布したり、第２の領域に対応する開口を備えたマスクを使用して前記第２のスペーサーを散布することにより、第１及び第２の領域を形成することができる。

本発明によれば、例えばＶＡ方式のシングルドメイン方式による調光フィルムにおいて、色味の劣化、中間諧調における視野角特性の劣化を改善することができる。

本発明の第１実施形態に係る調光フィルムを示す図である。 図１の調光フィルムにおける第１及び第２の領域の説明に供する図である。 光学特性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。 上側積層体の製造工程を示すフローチャートである。 下側積層体の製造工程を示すフローチャートである。 下側積層体の製造工程の説明に供する図である。 下側積層体の他の例による製造工程の説明に供する図である。 図８とは異なる他の例による下側積層体の製造工程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の説明に供する断面図である。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。

調光フィルム１は、液晶を利用して透過光を制御するフィルム材あり、第１及び第２の直線偏光板２、３により調光フィルム用の液晶セル４を挟持して構成される。ここで直線偏光板２、３は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素等を含浸させた後、延伸して直線偏光板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製造される。直線偏光板２、３は、クロスニコル配置により、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。なお直線偏光板２、３は、いわゆるＥ型である塗布型の直線偏光板を適用してもよい。なお直線偏光板３には、液晶セル４側に光学補償に供する位相差フィルム３Ａが設けられるものの、位相差フィルム３Ａは、必要に応じて省略してもよい。位相差フィルム３Ａには、ＣＯＰフィルム材等による２軸延伸透明フィルム材を適用することができる。

液晶セル４は、後述する透明電極への印加電圧により透過光の偏光面を制御する。これにより調光フィルム１は、透過光を制御して種々に調光を図ることができるように構成される。

〔液晶セル〕
液晶セル４は、フィルム形状による第１及び第２の積層体である下側積層体５及び上側積層体６により液晶層８を挟持して構成される。下側積層体５は、透明フィルム材による基材１０に、透明電極１１、配向層１２、第１及び第２のスペーサー１３Ａ及び１３Ｂを配置して製造される。上側積層体６は、透明フィルム材による基材１５に、透明電極１６、配向層１７を配置して製造される。液晶セル４は、この下側積層体５及び上側積層体６に設けられた透明電極１１、１６の駆動により、ＶＡ方式のシングルドメイン方式により液晶層８に設けられた液晶材料の配向を制御し、これにより透過光の偏光面を制御する。

基材１０、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ものの、光学異方性の小さなフィルム材を適用することが望ましい。この実施形態において、基材１０、１５は、同一の材料、同一の厚みによる透明フィルム材が適用され、より具体的に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）フィルム等を適用してもよい。

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。

配向層１２、１７は、光配向層により形成される。ここでこの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ものの、この実施形態では、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。なお配向層１２、１７は、光配向層に代えて、ポリイミド等の樹脂層を製造し、この樹脂層をラビング処理して製造してもよい。またラビング処理によるライン状微細凹凸形状を賦型処理して配向層を製造してもよい。

第１及び第２のスペーサー１３Ａ及び１３Ｂは、液晶層８の厚みを規定するために設けられ、この実施形態ではいわゆるビーズスペーサーが適用される。第１及び第２のスペーサー１３Ａ及び１３Ｂには、有機材料によるビーズスペーサー、無機材料によるビーズスペーサー等、種々の構成を適用することができる。またこの実施形態において、第１及び第２のスペーサー１３Ａ及び１３Ｂは、球形状の構成が適用されるものの、円柱形状、角柱形状等の棒形状（ロッド状）の構成を適用してもよい。

なお第１及び第２のスペーサー１３Ａ及び１３Ｂは、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してもよい。なおこの場合、第１及び第２のスペーサー１３Ａ及び１３Ｂは、円柱形状、角柱形状等による柱形状、円錐台形状、角錐台形状等により製造される。

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。具体的に、液晶層８には、例えば、特開２００３−３６６４８４号に記載の液晶化合物を用いることができる。また、上市品としては、例えばメルク社製ＭＬＣ２１６６等の液晶材料を適用することができる。なお、ゲストホスト方式による場合、液晶層８には、液晶材料と調光に供する色素とが混入されるものの、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も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、シール材が配置され、このシール材により下側積層体５、上側積層体６が一体に保持され、液晶材料の漏出が防止される。なおシール材は、例えばエポキシ樹脂剤による熱硬化型樹脂、アクリル樹脂剤による紫外線硬化樹脂、熱及び紫外線で硬化する硬化樹脂等が適用される。

〔セルギャップのパターニング〕
第１及び第２のスペーサー１３Ａ及び１３Ｂは、大きさの異なるセルギャップを製造するためのスペーサーであり、この実施形態では、直径の異なるビーズスペーサーである。調光フィルム１では、この第１及び第２のスペーサー１３Ａ及び１３Ｂの配置により、セルギャップをパターニングし、液晶層８の厚みを液晶層８の面内方向で変化させる。これにより調光フィルム１では、液晶層８において、厚みの異なる部位を密接して配置して、この厚みの異なる部位による透過光の色味を平均値化することにより、色味の劣化を防止する。また視野角の変化による諧調の変化についても平均値化し、これにより中間諧調における視野角特性の劣化を防止する。

すなわち図２は、セルギャップのパターニングの説明に供する図である。第２のスペーサー１３Ｂは、第１のスペーサー１３Ａに比して小径である。調光フィルム１は、図２（Ａ）に示すように、この小径である第２のスペーサー１３Ｂのみが配置された第２の領域ＡＲ２と、第１のスペーサー１３Ａが配置された第１の領域ＡＲ１とが設けられる。ここでこの実施形態では、第１の領域ＡＲ１には、第１のスペーサー１３Ａと第２のスペーサー１３Ｂとが混在するように設けられるものの、第１のスペーサー１３Ａのみ設けてもよい。この実施形態において、この第１及び第２の領域ＡＲ１、ＡＲ２は帯状領域により形成される。

このように小径である第２のスペーサー１３Ｂのみが配置された第２の領域ＡＲ２と、大径である第１のスペーサー１３Ａが配置された第１の領域ＡＲ１とを設ける場合、調光フィルム１では、厚みが薄く、充分な可撓性を備えた透明フィルム材による基材１０、１５がスペーサー１３Ａ、１３Ｂの大きさで決まるセルギャップにより対向するように保持されることにより、図２（Ｂ）に示すように、基材１０及び又は１５が撓んで、スペーサー１３Ａ、１３Ｂに対応するようにセルギャップの大きさが面内方向で変化し、液晶層８の厚みが面内方向で変調されることになる。

これにより調光フィルム１では、第１のスペーサー１３Ａの直径ＤＡにセルギャップが設定された第１の領域ＡＲ１と、第２のスペーサー１３Ｂの直径ＤＢにセルギャップが設定された第２の領域ＡＲ２とが順次交互に形成される。

ここでこの第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２が充分に幅狭に製造されている場合、この第１及び第２の領域ＡＲ１、ＡＲ２の光学特性が平均値化されて知覚され、これにより色味の劣化を防止し、視野角特性の劣化を防止することができる。これに対して第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２の幅、繰り返しピッチが大きくなると、第１及び第２の領域ＡＲ１、ＡＲ２の光学特性を充分に平均値化して知覚させることが困難になる。これにより色味の劣化を充分に防止することが困難になり、また視野角特性の劣化を充分に防止することが困難になる。これにより第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２は、充分に幅狭に製造することが望まれるものの、第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２の幅、繰り返しピッチＰが小さくなると、第１及び第２の領域ＡＲ１、ＡＲ２において基材１０、１５を充分に変形させることが難しくなり、これによりセルギャップがばらつき、安定な光学特性を確保できなくなる。

そこで、この実施形態では、第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２の繰り返しピッチＰが、３００μｍ以上１５００μｍ以下に、好ましくは５００μｍ以上１０００μｍ以下に設定される。またこの繰り返しピッチＰの方向に係る第１及び第２の領域ＡＲ１、ＡＲ２の幅が、１５０μｍ以上１０００μｍ以下に、好ましくは２５０μｍ以上７５０μｍ以下に設定される。

なおこのように透明フィルム材による基材１０、１５が撓んでスペーサー１３Ａ、１３Ｂに対応するようにセルギャップの大きさが面内方向で変化することにより、第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２においては、帯状領域により製造して基材１０、１５の変形を容易とすることができるものの、第１及び第２の領域ＡＲ１、ＡＲ２は、矩形形状、三角形形状等、種々の形状を適用することができる。

またこのように基材１０、１５の変形により第１及び第２の領域ＡＲ１、ＡＲ２をスペーサー１３Ａ、１３Ｂに対応する厚みに精度良く設定する観点から、スペーサー１３Ａ、１３Ｂは、厚みの差分値が０．１μｍ以上０．６μｍ以下、好ましくは厚みの差分値が０．２μｍ以上０．４μｍ以下であることが望ましい。このような厚みの範囲に設定することにより、後述する条件を満足するように設定して、ビーズスペーサーに関する信頼性を従来に比して一段と向上することができる。ここでスペーサーの厚みの差分値とは、液晶層８に配置される２種類以上のスペーサーの厚さ方向における高さの差分であり、ビーズスペーサーの場合には、スペーサー１３Ａと１３Ｂとの球換算の直径（図１中矢印で標記）の差である。これにより、結果として液晶層８の厚みが変化する。

また第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２は、このように帯状領域により形成して、境界及び又は全体を蛇行させるようにしてもよく、これにより規則性を緩和して干渉縞の発生等を防止することができる。またさらに第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２は、第１及び第２の領域ＡＲ１、ＡＲ２の繰り返し方向で、繰り返しピッチＰ、第１の領域ＡＲ１の幅、第２の領域ＡＲ２の幅の一部、又は全てを規則的に、又は不規則に変化させてもよい。このように変化させることにより第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２の規則性による干渉縞の発生を防止することができる。

さらに調光フィルム１では、第１及び第２のスペーサー１３Ａ及び１３Ｂがランダムに配置され、これによっても第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２を順次交互に設けたことによる規則性を緩和して干渉縞等の発生を防止することができる。

〔シミュレーション結果〕
図３は、このように第１及び第２のスペーサー１３Ａ、１３Ｂの配置により第１及び第２の領域ＡＲ１、ＡＲ２を順次交互に設けた場合の確認に供した特性曲線図である。この図３において、符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、直径３．５μｍ、直径３．７μｍ、直径３．８μｍのスペーサーのみを配置した場合のシミュレーション結果である。これらのシミュレーション結果では、スペーサーの直径を大きくしてセルギャップを大きくした場合、可視光域の長波長側（波長５００ｎｍ以上）で、徐々に透過率が増大することが判る。

これに対して符号Ｌ４、Ｌ５は、この実施形態の調光フィルムのシミュレーション結果である。符号Ｌ４は、直径３．７μｍ、直径３．５μｍのスペーサー１３Ａ、１３Ｂを使用して（液晶層の厚み方向における、厚みの差分値が０．２μｍ）、第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２の幅を８：２に設定した場合である。符号Ｌ５は、直径３．７μｍ、直径３．５μｍのスペーサー１３Ａ、１３Ｂを使用して、第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２の幅を６：４に設定した場合である。なおこのシミュレーション結果Ｌ４、Ｌ５では、第１及び第２の領域の繰り返しピッチＰは、１０００μｍである。

符号Ｌ４及びＬ５のシミュレーション結果は、直径３．５μｍ、直径３．７μｍのスペーサーのみを配置した場合のシミュレーション結果Ｌ１、Ｌ２に対して、シミュレーション結果Ｌ１、Ｌ２の間の特性であって、第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２の幅の比率に応じた特性により透過率を確保することができ、これにより色味の劣化を防止できることが判る。またこのように色味の劣化を防止できることにより、中間諧調における視野角特性の劣化も防止できることが判る。

〔ビーズスペーサーの詳細構成〕
ここでこの実施形態では、下側積層体５にビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂを配置して調光フィルムを製造するようにして、ビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂが当接する上側積層体６の部位のビッカース硬度値Ｂが１１．８以上３５．９以下であるように設定され、ビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂの占有率Ａと、ビッカース硬度値Ｂとの乗算値Ａ×Ｂが、０．４２以上であるように設定される。なおここで占有率Ａは、下側積層体５を平面視した状態（鉛直方向から見た状態）で、下側積層体５の面積に対するビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂの面積の占める割合である。これによりこの実施形態では、ビーズスペーサーに関する信頼性を従来に比して一段と向上する。なお、ビッカース硬度の値は、以下の実施例に記載の条件における測定値である。

すなわちビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂの先端が当接する第２の積層体の部位のビッカース硬度値Ｂが１１．８未満の場合、使用中の押圧力により、ビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂの先端が対向する面に貫入し、その結果、セルギャップが不均一化したり、局所的な配向不良が発生する。また当該部位のビッカース硬度値Ｂが３５．９を超える場合、全体を屈曲した際にクラックが生じる。

またビッカース硬度値Ｂとの乗算値Ａ×Ｂが、０．４２未満の場合には、ビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂの先端が対向する面に貫入し、その結果、セルギャップが不均一化したり、局所的な配向不良が発生する。

しかしながらビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂが当接する上側積層体６の部位のビッカース硬度値Ｂが１１．８以上３５．９以下であり、占有率Ａとビッカース硬度値Ｂとの乗算値Ａ×Ｂが０．４２以上であるように設定すれば、これらの問題を一挙に解決してビーズスペーサーに関する信頼性を従来に比して一段と向上することができる。

すなわちビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂが当接する上側積層体６の部位のビッカース硬度値Ｂが１１．８以上３５．９以下とすれば、使用中の押圧力により、ビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂの先端が対向する面に貫入しないようにし、またクラックの発生を防止することができる。またさらに占有率Ａと、ビッカース硬度値Ｂとの乗算値Ａ×Ｂが０．４２以上であることにより、占有率Ａが小さい場合にはビッカース硬度値Ｂが大きくなるように設定して、ビーズスペーサーへの応力集中に応じた硬度Ｂによりセルギャップを保持することができ、これにより一段と確実にセルギャップの不均一化、局所的な配向不良を低減し、さらは液晶材料の漏出を有効に回避することができる。これらによりビーズスペーサーに関する信頼性を従来に比して一段と向上することができる。

なおこのように、大きさの異なるビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂを配置して液晶層の厚みをパターニングする場合、ビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂの大きさが大きく異なるようになると、上述したビッカース硬度値Ｂ、乗算値Ａ×Ｂの条件を適用できなくなる。しかしながら上述した第１及び第２の領域ＡＲ１及びＡＲ２の繰り返しピッチＰ、第１及び第２の領域ＡＲ１、ＡＲ２の幅、スペーサー１３Ａ、１３Ｂの厚みの差分値に設定する場合にあっては、充分に上述したビッカース硬度値Ｂ、乗算値Ａ×Ｂの条件を適用してビーズスペーサーに関する信頼性を従来に比して一段と向上することができる。

〔試験結果〕
表１は、このビーズスペーサーに関する構成の確認に供した試験結果を示す図表である。この表１における実施例、比較例は、ビーズスペーサー及びこのビーズスペーサーが当接する配向層に関する構成が異なる点を除いて、同一に構成される。より具体的に、これら実施例、比較例の調光フィルムは、下側積層体５にのみビーズスペーサーを設けるようにし、このビーズスペーサーの大きさの選定、塗布量により占有率Ａを可変した。また配向層２３Ａを製造する際の条件により、ビーズスペーサーの先端が当接する第２の積層体の部位のビッカース硬度値Ｂを設定した。

すなわちビーズスペーサーは、ビーズスペーサーを樹脂成分と共に溶剤に分散して製造した塗工液をスピンコートにより塗工した後、乾燥、紫外線照射による硬化、焼成の処理を順次実行することにより、電極２２Ｂ上にランダムかつ移動困難にビーズスペーサーを配置する。ビーズスペーサーは、この塗工液への投入量、塗工液の塗工膜厚の調整により、占有率を調整する。

実施例、比較例では、ビーズスペーサーの密度を４０個／ｍｍ^２、５０個／ｍｍ^２、１００個／ｍｍ^２に設定し、またビーズスペーサーには、直径が３μｍ、６μｍによる球形状を適用した。これにより占有率Ａを０．０２８％、０．０３５％、０．０７１％、０．１１３％、０．１４１％により下側積層体５を製造した。なおビーズスペーサー２４は、積水化学社製ミクロパールＥＸシリーズを適用した。

基材２１Ｂは、厚み１００μｍであり、ハードコート層を備えたＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）フィルムである。電極２２Ｂは、厚み２０ｎｍにより製造した。

配向層２３Ｂは、塗工液を乾燥膜厚１００ｎｍになるよう塗工し、さらに熱硬化することにより製造した。

これに対してこのビーズスペーサーが当接する面である上側積層体６の配向層２３Ａは、配向層２３Ｂと同様に、塗工液を塗工して乾燥した後の熱硬化の条件（加熱温度、加熱時間）等の設定によりビッカース硬度値Ｂを設定した。これにより実施例、比較例では、ビッカース硬度値Ｂが１０．２、１１．８、３５．９、３８．５である上側積層体６を製造した（表３）。なおこの硬度Ｂは、配向層２３Ａの作成条件をそれぞれ設定して配向層２３Ａについて硬さの異なる上側積層体６を製造し、この上側積層体６により調光フィルム１を一旦製造した後、分解して計測した計測値である。またこの計測結果は、１２点を計測し、最大値及び最小値を除いて残る１０点の平均値による計測結果である。

なおビッカース硬度値Ｂは、ヘルムートフィッシャー社製ＰＩＣＯＤＥＮＴＯＲ ＨＭ５００を使用して計測した。計測は、押し込み速度３００ｍＮ／２０ｓｅｃ、リリース速度３００ｍＮ／２０ｓｅｃ、クリープ時間５秒により、最大荷重を１００ｍＮの測定条件とした。

なお上側積層体の基材２１Ａ、電極２２Ａは、下側積層体１３の基材２１Ｂ、電極２２Ｂと同一に構成した。なお配向層２３Ａは、硬度Ｂを調整した点を除いて、配向層２３Ｂと同一に構成した。

表１、表２の各実施例、比較例では、このようにして製造した上側積層体６、下側積層体５により調光フィルムを製造して試験した。表１の試験では、定盤による硬度の高い平滑面に調光フィルムを載置した状態で、１ｋｇ／ｃｍ^２の加重を１分間印加した後、液晶セルを駆動してセルギャップの減少を判断した。またこのように加重した後、上側積層体及び下側積層体を剥離してビーズスペーサーが当接する部位を顕微鏡により観察してビーズスペーサー先端の貫入を観察した。

ここでビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂが当接する部位をＳＥＭ等の手法を用いて斜視した場合、窪み（凹部）が確認された場合、「フィルム貫入」を「×」判定とし、凹部が認められない場合、「フィルム貫入」を「○」判定とした。

また調光フィルムの状態で、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−１の曲げ試験の規定に従って、直径２ｍｍの円柱マンドレルに巻き付けてクラックの発生を確認した。この試験で複数サンプルの半数以上で、基材にクラックの発生が確認された場合、「クラック」を「×」により示し、これとは逆に、複数サンプルの半数以上で、基材にクラックの発生が確認されない場合、「クラック」を「○」により示す。

この表１の計測結果では、ビーズスペーサー１３Ａ及び１３Ｂが当接する第２の積層体の部位のビッカース硬度値Ｂが１１．８以上３５．９以下であり、占有率Ａとビッカース硬度値Ｂとの乗算値Ａ×Ｂが、０．４２以上である場合、フィルム貫入を防止でき、またクラックも発生しないことが確認され、これにより充分にビーズスペーサーに関して信頼性を確保できることが確認された。

〔製造工程〕
図４は、調光フィルム１の製造工程の説明に供するフローチャートである。この製造工程は、上側積層体製造工程ＳＰ２及び下側積層体製造工程ＳＰ３において、それぞれ上側積層体６及び下側積層体５が製造される。また積層工程ＳＰ４において、液晶層８を間に挟んで、上側積層体６及び下側積層体５を積層した後、シール剤により一体化して調光フィルム１が製造される。

図５は、上側積層体製造工程ＳＰ２を詳細に示すフローチャートである。この上側積層体製造工程ＳＰ２（ＳＰ１１）においては、電極製造工程ＳＰ１２において、透明フィルム材による基材１５に、スパッタリング等によりＩＴＯによる透明電極１６が製造される。また続く配向層製造工程ＳＰ１３において、配向層１７に係る塗工液を塗工して乾燥させ、続いて直線偏光による紫外線の照射により硬化することにより、配向層１７を製造する。

図６は、下側積層体製造工程ＳＰ３を詳細に示すフローチャートである。この下側積層体製造工程ＳＰ３（ＳＰ２１）においては、電極製造工程ＳＰ２２において、透明フィルム材による基材１０に、スパッタリングによりＩＴＯによる透明電極１１が製造される。続いてこの製造工程は、配向層製造工程ＳＰ２３において、配向層１２に係る塗工液を塗工して乾燥、露光することにより、配向層１２が形成される。

この製造工程では、続く小スペーサー配置工程ＳＰ２４において、直径の小さい側の第２のスペーサー１３Ｂが配置される。ここでこの実施形態では、配向層１２を製造してなる基材１０の上空に、第２のスペーサー１３Ｂを分散させた塗工液を噴霧することにより、この塗工液を乾燥させながら第２のスペーサー１３Ｂを基材１０に降下させる。ここで第２のスペーサー１３Ｂを分散させた塗工液には接着剤の成分が添加されており、これにより第２のスペーサー１３Ｂは基材１０に降下すると、続く紫外線の照射、焼成により、この添加の接着剤成分によって降下位置に第２のスペーサー１３Ｂが保持される。これによりこの製造工程は、図７（Ａ）に示すように、配向層１２を製造してなる基材１０の全面に、第２のスペーサー１３Ｂをランダムに配置する。

この製造工程では、続く大スペーサー配置工程ＳＰ２５において、直径の大きい側の第１のスペーサー１３Ａが配置される。この実施形態では、第１の領域ＡＲ１に対応する部位に開口が製造されてなるマスクを、第２のスペーサー１３Ｂをランダムに配置してなる基材１０に配置することにより、第１のスペーサー１３Ｂを配置しない部位をマスクする。この状態で、この製造工程は、第２のスペーサー１３Ａを配置する場合と同様に、マスクした基材１０の上空に、第１のスペーサー１３Ａを分散させた塗工液を噴霧し、この塗工液を乾燥させながら第１のスペーサー１３Ａを基材１０に降下させる。ここで第１のスペーサー１３Ａを分散させた塗工液にも、接着剤の成分が添加されており、これにより第１のスペーサー１３Ａは基材１０に降下すると、続く硬化、焼成により降下位置に保持される。これによりこの製造工程は、図７（Ｂ）に示すように、第１の領域ＡＲ１に第１のスペーサー１３Ａをランダムに配置する。

なお第１及び第２のスペーサー１３Ａ、１３Ｂの配置は、種々の手法を適用することができる。

具体的に大径である第１のスペーサー１３Ａのみマスクを使用して配置すればよい。すなわち例えば図８（Ａ）に示すように、基材１０をマスクした状態で、第１のスペーサー１３Ａを分散させた塗工液の噴霧により、第１の領域ＡＲ１にのみ第１のスペーサー１３Ａを配置する。続いて図８（Ｂ）に示すように、第２のスペーサー１３Ｂを分散させた塗工液の噴霧により、基材１０の全面に（第１の領域ＡＲ１及び第２の領域ＡＲ２に）第２のスペーサー１３Ｂを散布してランダムに配置する。このようにして第１及び第２のスペーサー１３Ａ、１３Ｂを配置してもよい。

また図９（Ａ）に示すように、基材１０をマスクした状態で、第１のスペーサー１３Ａを分散させた塗工液の噴霧により、第１の領域ＡＲ１にのみ第１のスペーサー１３Ａを配置する。続いて図９（Ｂ）に示すように、第２の領域ＡＲ２のみ開口を製造したマスクを配置した状態で、第２のスペーサー１３Ｂを分散させた塗工液の噴霧により、第２の領域ＡＲ２に第２のスペーサー１３Ｂを散布してランダムに配置する。これにより第１及び第２のスペーサー１３Ａ、１３Ｂを配置してもよい。

なおこれにより第１の領域ＡＲ１は、第１及び第２のスペーサー１３Ａ、１３Ｂを混在させるようにしてもよく、径の大きい第１のスペーサー１３Ａのみ配置するようにしてもよい。

〔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、上述の実施形態を組み合わせることができ、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。

すなわち上述の実施形態では、ビーズスペーサーを使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、フォトレジストの露光、現像により柱形状によりスペーサーを製造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、ＶＡ方式によるシングルドメインの調光フィルムに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＶＡ方式によるマルチドメインの調光フィルムに適用してもよい。このようにすれば、そもそもマルチドメインにより色味の劣化、中間諧調における視野角特性の劣化が改善されている場合に、一段と色味の劣化、中間諧調における視野角特性の劣化を改善することができ、例えば少ないドメイン数によりドメイン数を増大させた場合の光学特性を確保することができる。

また上述の実施形態では、調光を図る部位に、粘着剤層等により調光フィルムを貼り付けて使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば合わせガラスのように、板ガラス等の透明部材により挟持して積層一体化して使用する場合等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、ＶＡ方式によるシングルドメインの調光フィルムに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＶＡ方式以外のＴＮ方式、ＩＰＳ方式、ＦＦＳ方式等によるマルチドメインの調光フィルム、ＶＡ方式以外のＴＮ方式、ＩＰＳ方式、ＦＦＳ方式等によるシングルドメインの調光フィルムに広く適用することができる。

１ 調光フィルム
２、３ 直線偏光板
３Ａ 位相差フィルム
４ 液晶セル
５ 下側積層体（第１の積層体）
６ 上側積層体（第２の積層体）
８ 液晶層
１０、１５ 基材
１１、１６ 透明電極
１２、１７ 配向層
１３Ａ、１３Ｂ スペーサー

Claims (7)

1. 少なくとも配向層を備えてなる第１の積層体と第２の積層体により液晶層を挟持し、前記第１の積層体及び又は前記第２の積層体に設けられた透明電極による駆動により前記液晶層の液晶の配向を制御して透過光を制御する調光フィルムであり、
   第１のスペーサーと、前記液晶層の厚み方向において、前記第１のスペーサーより０．１μｍ以上０．６μｍ以下小さい厚みの第２のスペーサーと、を有し、
   少なくとも前記第１のスペーサーが配置され、前記液晶層のセルギャップが前記第１のスペーサーの厚みに調整された第１の領域と、
   前記第２のスペーサーのみが配置され、前記液晶層のセルギャップが前記第２のスペーサーの厚みに調整された第２の領域と、が設けられた
   調光フィルム。
2. 前記第１の領域と前記第２の領域が、帯状の領域である
   請求項１に記載の調光フィルム。
3. 前記第１のスペーサーと前記第２のスペーサーが、ビーズスペーサーである
   請求項１又は請求項２に記載の調光フィルム。
4. 前記第１のスペーサーと前記第２のスペーサーが、フォトレジストによる柱形状のスペーサーである
   請求項１又は請求項２に記載の調光フィルム。
5. 前記第１のスペーサーと前記第２のスペーサーが、前記第１の積層体に設けられたビーズスペーサーであり、
   前記第１のスペーサーと前記第２のスペーサーが、当接する前記第２の積層体の部位のビッカース硬度値Ｂが１１．８以上３５．９以下であり、
   前記第１の積層体を平面視した状態で、前記第１の積層体上で前記ビーズスペーサーが占める面積の比率である占有率Ａと、前記ビッカース硬度値Ｂとの乗算値Ａ×Ｂが、０．４２以上である
   請求項３に記載の調光フィルム。
6. 透明フィルム材による第１の基材に少なくとも配向層を製造して第１の積層体を製造する第１の積層体製造工程と、
   透明フィルム材による第２の基材に少なくとも配向層を製造して第２の積層体を製造する第２の積層体製造工程と、
   前記第１の積層体及び前記第２の積層体により液晶層を挟持してなる液晶セルを製造する積層工程と
   を備え、
   前記第１の積層体製造工程は、
   少なくとも第１のスペーサーを配置した第１の領域と、前記液晶層の厚み方向において、前記第１のスペーサーより０．１μｍ以上０．６μｍ以下小さい厚みの第２のスペーサーのみを配置した第２の領域とを、前記第１の基材上に形成するスペーサー配置工程を備える
   調光フィルムの製造方法。
7. 前記第１のスペーサー及び前記第２のスペーサーがビーズスペーサーであり、
   前記スペーサー配置工程は、
   前記第１の基材に前記第２のスペーサーを散布し、
   前記第２のスペーサーが散布された前記第１の基材に前記第１の領域に対応する開口を備えたマスクを配置して、前記第１のスペーサーを散布することにより、前記第１の領域と、前記第２の領域とを形成する
   請求項６に記載の調光フィルムの製造方法。

Images