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JP7848804B2 - 調光部材、調光装置 - Google Patents
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JP7848804B2 - 調光部材、調光装置 - Google Patents

調光部材、調光装置

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Description

本開示の実施形態は、調光部材、調光装置に関するものである。
従来、例えば、窓に貼り付けたり、ガラスで挟み込んで窓に取り付けたりして、外来光の透過を制御する調光部材に関する工夫が種々提案されている。このような調光部材として、ゲストホスト液晶を利用したものが提案されている。ゲストホスト液晶では、ゲストホスト液晶組成物と二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変化させて透過光量を制御している。この調光部材を車両の窓、建築物の窓等に配置する場合において、色味及び視野角特性を重視する場合、調光部材はゲストホスト液晶を適用することが望ましい。
また、透明電極を複数の領域に分けて、それぞれを独立して調光状態を変化させることができる調光体が開示されている(特許文献1)。
特開2019-128376号公報
しかし、透明電極を複数の領域に分けて形成する場合において、電極間の間隔を空けた領域(非電極領域)が視認されてしまうおそれがあった。
本開示の実施形態の課題は、非電極領域が視認されにくい調光部材、調光装置を提供することである。
本開示の実施形態は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本開示の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
第1の開示の実施形態は、透過率を制御可能な調光部材(1A、1B、1C、1D、1E)であって、分割されていない第1共通電極(14、25、28)と、分割された第1電極(18、24、29)と、前記第1共通電極(14、25、28)と前記第1電極(18、24、29)との間に配置された第1液晶層(9)と、分割されていない第2共通電極(23、26、31)と、分割された第2電極(21、27、32)と、前記第2共通電極(23、26、31)と前記第2電極(21、27、32)との間に配置された第2液晶層(10)と、を備え、前記第1電極(18、24、29)を分割する第1非電極線(181~186、241~244、291~294)と前記第2電極(21、27、32)を分割する第2非電極線(211~216、271~274、321~324)とは、当該調光部材(1A、1B、1C、1D)の法線方向から見て互いに重ならない位置に配置されている調光部材(1A、1B、1C、1D、1E)である。
第2の開示の実施形態は、第1の開示の実施形態に記載の調光部材(1A、1B、1C、1D、1E)において、第1基材(6)を有する第1積層体(5A)と、第2基材(15)を有する第2積層体(5B)と、第3基材(20)を有する第3積層体(5C)と、を備え、前記第1液晶層(9)は、前記第1積層体(5A)及び前記第3積層体(5C)により挟持され、前記第2液晶層(10)は、前記第2積層体(5B)及び前記第3積層体(5C)により挟持され、前記第1非電極線(181~186、241~244、291~294)及び前記第2非電極線(211~216、271~274、321~324)の幅は、50μm以下であり、分割された前記第1電極(18、24、29)が配列されている方向において、前記第1非電極線(181~186、241~244、291~294)と前記第2非電極線(211~216、271~274、321~324)との最短距離は、前記第1液晶層(9)の層厚と、前記第3積層体(5C)の層厚と、前記第2液晶層(10)の層厚との和以上である調光部材(1A、1B、1C、1D、1E)である。
第3の開示の実施形態は、第1の開示の実施形態又は第2の開示の実施形態に記載の調光部材(1A、1B、1C、1D、1E)において、前記第1非電極線(181~186、241~244、291~294)及び前記第2非電極線(211~216、271~274、321~324)の幅は、50μm以下であり、分割された前記第1電極(18、24、29)が配列されている方向において、前記第1非電極線(181~186、241~244、291~294)と前記第2非電極線(211~216、271~274、321~324)との最短距離(S1)は、前記第1非電極線(181~186、241~244、291~294)同士の最短間隔の1/2以下である調光部材(1A、1B、1C、1D、1E)である。
第4の開示の実施形態は、第1の開示の実施形態に記載の調光部材(1A、1B、1C、1D、1E)において、当該調光部材(1A、1B、1C、1D、1E)とのなす角度が45°以上の方向から見たときに、前記第1非電極線(181~186、241~244、291~294)と前記第2非電極線(211~216、271~274、321~324)とが重ならない調光部材(1A、1B、1C、1D、1E)である。
第5の開示の実施形態は、第1の開示の実施形態から第4の開示の実施形態までのいずれかに記載の調光部材(1D)において、分割された前記第1電極(18、24、29)が配列されている方向で最も近くに配置されている前記第1非電極線(181~186、241~244、291~294)と前記第2非電極線(211~216、271~274、321~324)との関係において、前記第2非電極線(211~216、271~274、321~324)を基準として前記第1非電極線(181~186、241~244、291~294)がずれて配置される向きが異なる2つの領域(A1、A2)を有する調光部材(1D)である。
第6の開示の実施形態は、第1の開示の実施形態から第5の開示の実施形態までのいずれかに記載の調光部材(1E)において、前記第1電極(24)の分割と対応して分割されて前記第1電極(24)上に積層された第1電極上配向層(130)と、前記第2電極(27)の分割と対応して分割されて前記第2電極(27)上に積層された第2電極上配向層(170)と、を備え、前記第1液晶層(9)及び前記第2液晶層(10)は、無電界時に遮光状態となり、電界印加時に透過状態となるノーマリーダークとして構成されており、前記第1液晶層(9)の液晶分子(91)の遮光状態における配向方向と、前記第2液晶層(10)の液晶分子(101)の遮光状態における配向方向とは、当該調光部材(1E)の法線方向から見て交差しており、前記第1液晶層(9)及び前記第2液晶層(10)は、前記第1電極(24)と前記第2電極(27)との間に配置されている調光部材(1E)である。
第7の開示の実施形態は、第6の開示の実施形態に記載の調光部材(1E)において、前記第1液晶層(9)の液晶分子(91)の遮光状態における配向方向と、前記第2液晶層(10)の液晶分子(101)の遮光状態における配向方向とは、当該調光部材(1E)の法線方向から見て直交している調光部材(1E)である。
第8の開示の実施形態は、第1透明板と、前記第1透明板と対向して配置される第2透明板と、前記第1透明板と前記第2透明板との間に設けられる、第1の開示の実施形態から第5の開示の実施形態までのいずれかに記載の前記調光部材(1A、1B、1C、1D、1E)と、を備える調光装置である。
本開示の実施形態によれば、非電極領域が視認されにくい調光部材、調光装置を提供することができる。
第1実施形態の調光フィルム1Aの概略構成を示す断面図である。 調光フィルム1AをZ1方向から見た平面図である。 第1電極18及び第2電極21の配置を説明する図である。 調光フィルム1Aが配置される車両40と調光フィルム1Aの駆動装置を説明する図である。 調光フィルム1Aの使用例を説明する図である。 比較例である単一の液晶層を備えた調光フィルム100の非電極線に対応する位置の見え方を説明する図である。 第1実施形態の調光フィルム1Aの非電極線に対応する位置の見え方を説明する図である。 第1非電極線184及び第2非電極線214の近傍を拡大した断面図である。 第2実施形態の調光フィルム1Bの概略構成を示す断面図である。 第3実施形態の調光フィルム1Cの概略構成を示す断面図である。 第4実施形態の調光フィルム1Dの概略構成を示す断面図である。 第4実施形態において、第1非電極線181~186と第2非電極線211~216とが重ならずにずれる向きが異なる2つの領域A1、A2を有している理由を説明する図である。 第5実施形態の調光フィルム1Eの概略構成を示す断面図である。 無電界時(遮光状態)の調光フィルム1Eの分解斜視図である。 ノーマリーダークであって、配向層170Bが分割されておらず単一の液晶層10を備えた調光フィルム100Bの液晶分子101の配向状態を説明する図である。 ノーマリーダークであって、配向層170が分割されている単一の液晶層10を備えた調光フィルム100Cの液晶分子101の配向状態を説明する図である。 第1液晶層9及び第2液晶層10の双方とも第1電極24と第2電極27との間に配置されていない調光フィルム1A-2の無電界時(遮光状態)の遮光特性を説明する図である。 第2液晶層10のみが第1電極24と第2電極27との間に配置されており、第1液晶層9は第1電極24と第2電極27との間に配置されていない調光フィルム1C-2の無電界時(遮光状態)の遮光特性を説明する図である。 第1液晶層9及び第2液晶層10の双方とも第1電極24と第2電極27との間に配置されている第5実施形態の調光フィルム1Eの無電界時(遮光状態)の遮光特性を説明する図である。
以下、本開示の実施形態について説明する。なお、本明細書に添付した図面は、いずれも模式図、概念図等であり、理解しやすさ等を考慮して、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更又は誇張している。
本明細書等において、形状、幾何学的条件、これらの程度を特定する用語、例えば、「方向」等の用語については、その用語の厳密な意味に加えて、概ねその方向とみなせる範囲を含む。
なお、調光フィルム1Aの左右方向、上下方向等は特に規定されないが、本明細書等においては、調光フィルム1Aの各方向をX、Y、Zの互いに直交する座標軸に基づいて説明する。具体的には、調光フィルム1Aを車両40(図4参照)のサイドウィンドウ41A~41D(以下、単に「サイドウィンドウ」ともいう)や車内パーティション45に配置した状態を基準として、調光フィルム1Aのフィルム面に平行であり、互いに直交する2方向をX方向とY方向とする。このうち、図1~3の左右方向をX(X1-X2)方向、X方向に直交する図2、3の上下方向をY(Y1-Y2)方向、フィルム面(X-Y面)と直交する厚み方向をZ(Z1-Z2)方向とする。また、調光フィルム1Aは、車両40(図4参照)のサイドウィンドウに適用される場合、Z方向のZ1側が車内側、Z2側が車外側となるように配置され、車内パーティション45に適用される場合、Z方向のZ1側が車両後席側、Z2側が車両前席側となるように配置されるものとして説明する。ただし、この向きは変更してもよい。また、本明細書においては、「~方向」を適宜に「~側」ともいう。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の調光フィルム1Aの概略構成を示す断面図である。
図2は、調光フィルム1AをZ1方向から見た平面図である。
図3は、第1電極18及び第2電極21の配置を説明する図である。図3(A)は、第1電極18の配置を説明するために第3積層体5CをZ1方向から見た平面図である。図3(B)は、第2電極21の配置を説明する図であり、第3積層体5CをZ1方向から見たときの平面図に相当するが、第1電極18は省略している。
なお、調光フィルム1Aを車両40に配置する場合、調光フィルム1Aは、サイドウィンドウ41A~41D(図4参照)の形状に合うように作製される。したがって、調光フィルム1Aを車両40に適用した場合、断面視において平坦状でなく曲面状となったり、平面視において様々な形状となったりし得るが、ここでは、電極パターン等の形状を分かり易くするため、調光フィルム1Aを矩形状(正方形)とした例について説明する。なお、平面視とは、例えば、調光フィルム1AをZ1方向(調光フィルム1Aの法線方向)から見たときをいう。また、図2及び図3(A)、(B)では、液晶層、配向膜等の図示を省略する。
調光フィルム1Aは、後述する第1電極18及び第2電極21に印加する電圧により、第1液晶層9及び第2液晶層10のそれぞれにおける液晶分子の配向を制御して、光の透過率を調整可能なフィルム状の調光部材である。
図1に示すように、調光フィルム1Aは、第1積層体5Aと、第2積層体5Bと、第3積層体5Cと、第1液晶層9と、第2液晶層10とを備えている。
第1積層体5Aは、第1基材6のZ2側に第1共通電極14が積層され、さらにその上(Z2側)に配向層13が積層されている。
第2積層体5Bは、第2基材15のZ1側に第2共通電極23が積層され、さらにその上(Z1側)に配向層17が積層されている。
第3積層体5Cは、第1積層体5Aと第2積層体5Bとの間に配置される積層体である。第3積層体5Cは、第3基材20のZ1側に、第1電極18と、配向層19とが積層されており、さらに、第3基材20のZ2側に、第2電極21と、配向層22とが積層されている。
第1基材6と、第2基材15と、第3基材20とは、いずれも同様な材料により構成することができる。
第1基材6、第2基材15、第3基材20としては、種々の透明樹脂フィルムを用いることができるが、光学異方性が小さく、また、可視域の波長(380~800nm)における透過率が80%以上である透明樹脂フィルムを用いることが望ましい。
透明樹脂フィルムの材料としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)等のアセチルセルロース系樹脂、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)等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、EVA等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリサルホン(PEF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリスルホン、ポリエーテル(PE)、ポリエーテルケトン(PEK)、(メタ)アクロニトリル、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー等の樹脂が挙げられる。
特に、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂が好ましい。
本実施形態において、第1基材6と、第2基材15と、第3基材20とは、いずれも、例えば、厚み125μmのポリエチレンテレフタレート(PET)が適用されるが、種々の厚みの透明樹脂フィルムを適用することができる。
第1共通電極14と、第2共通電極23と、第1電極18と、第2電極21とは、透明導電膜である。
透明導電膜としては、この種の透明樹脂フィルムに適用される各種の透明電極材料を適用することができ、酸化物系の全光透過率が50%以上の透明な金属薄膜を挙げることができる。例えば、酸化錫系、酸化インジウム系、酸化亜鉛系が挙げられる。
酸化錫(SnO2)系としては、ネサ(酸化錫SnO2)、ATO(Antimony Tin Oxide:アンチモンドープ酸化錫)、フッ素ドープ酸化錫が挙げられる。
酸化インジウム(In2O3)系としては、酸化インジウム、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zic Oxide)が挙げられる。
酸化亜鉛(ZnO)系としては、酸化亜鉛、AZO(アルミドープ酸化亜鉛)、ガリウムドープ酸化亜鉛が挙げられる。
本実施形態では、第1共通電極14と、第2共通電極23と、第1電極18と、第2電極21とのいずれについても、ITO(Indium Tin Oxide)により透明導電膜を形成した例について説明する。
また、第1電極18と、第2電極21とは、複数に分割されているが、この点については後述する。
配向層13と、配向層17と、配向層19と、配向層22とは、いずれも、光配向層により形成されている。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、例えば、光分解型、光二量化型、光異性化型等を挙げることができる。
本実施形態では、光二量化型の材料を使用する。光二量化型の材料としては、例えば、シンナメート、クマリン、ベンジリデンフタルイミジン、ベンジリデンアセトフェノン、ジフェニルアセチレン、スチルバゾール、ウラシル、キノリノン、マレインイミド、又は、シンナミリデン酢酸誘導体を有するポリマー等を挙げることができる。中でも、配向規制力が良好である点で、シンナメート、クマリンの一方又は両方を有するポリマーが好ましく用いられる。このような光二量化型の材料の具体例としては、例えば、特開平9-118717号公報、特表平10-506420号公報、特表2003-505561号公報及びWO2010/150748号公報に記載された化合物を挙げることができる。
なお、光配向層に代えてラビング処理により配向層を作製してもよく、微細なライン状凹凸形状を賦型処理して配向層を作製してもよい。
第1液晶層9は、第1積層体5Aと第3積層体5Cとの間に挟持されている。
第2液晶層10は、第2積層体5Bと第3積層体5Cとの間に挟持されている。
第1液晶層9及び第2液晶層10としては、例えば、ゲストホスト液晶組成物、二色性色素組成物を適用することができる。ゲストホスト液晶組成物にカイラル剤を含有させることにより、液晶分子を水平配向させた場合に、液晶層の厚み方向(Z方向)に螺旋形状に配向させるようにしてもよい。
調光フィルム1Aは、電界印加時において、ゲストホスト液晶組成物の配向により遮光状態となるように、配向層13、19、17、22の配向規制力を設定した垂直配向層により構成される。これにより、調光フィルム1Aは、ノーマリークリアとして構成される。ノーマリークリアとは、無電界時に透過状態となり、電界印加時に遮光状態となる構造をいう。なお、電界印加時に透過状態となるように、ノーマリーダークとして構成してもよい。ノーマリーダークとは、無電界時に遮光状態となり、電界印加時に透過状態となる構造をいう。
本実施形態では、第1液晶層9及び第2液晶層10として、ゲストホスト液晶組成物を適用した例について説明したが、電界印加の有無により透過状態及び遮光状態を制御可能であれば、他の液晶組成物を適用してもよい。
スペーサ12は、第1液晶層9及び第2液晶層10の厚みを規定するために設けられる部材である。スペーサ12としては、各種の樹脂材料を広く適用することができる。そのため、本実施形態では、スペーサ12として、球状スペーサ(以下、「ビーズスペーサ」ともいう)を用いる例について説明するが、スペーサ12は、例えば、柱状スペーサであってもよい。
スペーサ12に用いられるビーズスペーサは、液晶表示装置やカラーフィルタ等に用いられる公知のビーズを適用することができる。具体的には、無機系成分ではガラス、シリカ、金属酸化物(MgO、Al)等、有機系成分としてはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン共重合体、ジビニルベンゼン-アクリルエステル共重合体、ジアクリルフタレート共重合体、アリルイソシアヌレート共重合体等の材料系の懸濁重合や乳化重合、乳化重合で得られたコア粒子を用いるシード重合法等の重合法によって得られた球状、円柱体、円筒状等の粒状体や、多孔質体、中空体等を使用することができる。
また、配向層上におけるビーズの分散性や、密着性を向上させる観点から、ビーズスペーサの表面に表面処理を行うようにしてもよい。表面の被覆材料としては、ビーズ表面への固定化や、液晶材料中への化学物質の流出が問題とならなければ、とくに限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/アクリル酸エステル共重合体、ポリメチル(メタ)アクリレート重合体、SBS型スチレン/ブタジエンブロック共重合体、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等を用いることができる。
調光フィルム1Aには、平面視で第1液晶層9及び第2液晶層10を囲む枠状に、シール材7が配置される。シール材7により第1積層体5Aと第3積層体5Cとが一体に保持され、液晶材料の漏出が防止される。同様に、シール材7により第2積層体5Bと第3積層体5Cとが一体に保持され、液晶材料の漏出が防止される。シール材7は、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等を適用することができる。
調光フィルム1Aは、第1電極18及び第2電極21に、所定周期で極性が切り替わる矩形波の交流電圧が印加され、この交流電圧により第1液晶層9及び第2液晶層10に電界が形成される。また、この電界により第1液晶層9及び第2液晶層10に設けられた液晶分子の配向が制御され、透過光が制御される。
図4は、調光フィルム1Aが配置される車両40と調光フィルム1Aの駆動装置を説明する図である。図4では、車両40を側方から見たときの車両全体を示している。
本実施形態の調光フィルム1Aは、車両(乗り物)40の前席サイドウィンドウ41A、後席サイドウィンドウ41B、前席サイドウィンドウ41C、後席サイドウィンドウ41Dのほぼ全面にそれぞれ配置される。なお、前席サイドウィンドウ41C、後席サイドウィンドウ41Dについては、位置のみを矢印で示している。本実施形態の調光フィルム1Aは、可撓性を有するため、湾曲した形状のサイドウィンドウ等に配置することができる。
また車両前席と車両後席との間に配置される車内パーティション45にも、調光フィルム1Aが配置されている。
調光フィルム1Aは、各サイドウィンドウ41A~41D、及び、車内パーティション45に対して、それぞれ個別に駆動のための電力を供給可能に構成される。そのため、各サイドウィンドウ41A~41D、及び、車内パーティション45は、個別に透過率を制御することができる。すなわち、各サイドウィンドウ41A~41D、及び、車内パーティション45に調光フィルム1Aを配置することにより、各サイドウィンドウ41A~41D、及び、車内パーティション45において、必要に応じて外光を透過させて車内に取り入れたり、車内に入射する外光を遮光したり、車両前席と車両後席との間での視界を制限したりすることができる。
車両40は、上述の各サイドウィンドウ41A~41D、及び、車内パーティション45に配置された調光フィルム1Aの駆動装置として、操作情報取得部42、電源部43及び駆動制御部44を備えている。
操作情報取得部42は、運転者のほか、助手席、後部座席等に着座している乗員(以下、「運転者等」ともいう)がサイドウィンドウ41A~41Dから入射する外光の光量を調節する際に操作する装置であり、例えば、タッチパネルにより構成される。運転者等は、ドアサイド等に設けられたタッチパネルを操作して、サイドウィンドウ41A~41Dから入射する外光の光量を同時に又は個別に調節することができる。同様に、運転者等は、ドアサイド等に設けられたタッチパネルを操作して、車内パーティション45の透過と遮光とを調節することができる。
電源部43は、駆動制御部44に電力を供給する電源装置である。
駆動制御部44は、電源部43から供給される電力により、調光フィルム1Aに印加する交流電圧を制御して、調光フィルム1Aの透過率を制御する装置である。これにより、サイドウィンドウ41A~41D、及び、車内パーティション45のそれぞれにおいて、外光を遮光して車外から車内を視認されにくくしたり、外光を透過させて車内から車外を視認し易くしたり、車両前席と車両後席との間での視界を制限したりすることができる。
図示していないが、駆動制御部44は、調光フィルム1Aの第1電極18及び第2電極21に矩形波の交流電圧を印加する駆動回路と、この駆動回路の動作を制御するプロセッサユニットとから構成される。プロセッサユニットは、プロセッサ、ROM、RAM等を備える制御装置である。プロセッサユニットにおいて、プロセッサ(CPU)は、ROMに格納された調光フィルム1Aの制御プログラムを読み出して実行することにより、上述した駆動回路の動作を制御する。
図1から図3に戻って、第1電極18及び第2電極21は、複数に分割されている。図1から図3に示す例では、第1電極18は、それぞれ電気的に絶縁された複数の部分電極18A~18Eに分割されている。第1電極18は、X方向に沿って分割され、Y方向に沿って延在する縞状の電極パターンに形成されている。
また、第2電極21は、それぞれ電気的に絶縁された複数の部分電極21A~21Eに分割されている。第2電極21についても、第1電極18と同様にX方向に沿って分割され、Y方向に沿って延在する縞状の電極パターンに形成されている。
第1実施形態の調光フィルム1Aは、1つの第3積層体5Cの両面に部分電極18A~18Eと部分電極21A~21Eとをそれぞれ形成している。したがって、調光フィルム1Aを組み立てる際の部分電極18A~18Eと部分電極21A~21Eとの位置合わせが不要となり、また、両者の相対的な位置精度を高めることができる。
なお、本実施形態では、説明の都合上、第1電極18及び第2電極21をそれぞれ5分割した例について説明するが、第1電極18及び第2電極21の分割数は、5に限定されない。
上述のように、本実施形態の第1電極18及び第2電極21は、それぞれ複数の部分電極に分割されている。このような部分電極は、例えば、基材上の全面に透明導電膜を形成した後、それぞれの電極パターンにしたがって、透明導電膜をパターニングすることにより形成することができる。この場合、配向層19、22は、パターニングした透明導電膜の全面に形成される。このほか、基材上の全面に透明導電膜、配向層の順に各層を形成した後、配向層ごと不要な部分の透明導電膜をパターニングしてもよい。
第1電極18及び第2電極21がそれぞれ複数の部分電極に分割されていることから、透過状態、又は、遮光状態にする場合には、対向する位置の部分電極の双方に同じ制御を行う。例えば、部分電極18Aの位置を透過状態にする場合には、部分電極18Aの位置だけでなく部分電極21Aの位置についても、透過状態とする。これと同様に、例えば、部分電極18Eの位置を遮光状態にする場合には、部分電極18Eの位置だけでなく部分電極21Eの位置についても、遮光状態とする。
第1電極18と第2電極21は、上述したように複数に分割されているが、分割された部分電極18A~18Eの間、及び、部分電極21A~21Eの間には、電極(透明導電膜)が形成されていないギャップ部分(非電極領域)が存在する。図3に示す例では、部分電極18A~18Eの間には、第1電極18を分割する第1非電極線181~184が非電極領域として設けられている。また、部分電極21A~21Eの間には、第2電極21を分割する第2非電極線211~214が非電極領域として設けられている。
第1非電極線181~184の幅G1、及び、第2非電極線211~214の幅G2は、隣接する部分電極同士の間でのショートを回避するために、5μm以上であることが望ましい。また、第1非電極線181~184の幅G1、及び、第2非電極線211~214の幅G2は、第1非電極線181~184、第2非電極線211~214が視認されにくくするために、50μm以下であることが望ましい。この理由については、後述する。本実施形態では、G1=G2=10μmとした。
また、第1非電極線181~184と、第2非電極線211~214とは、調光フィルム1Aの法線方向から見て互いに重ならない位置に配置されている。具体的には、図1中の第1非電極線181は、第2非電極線211よりもX2方向にずれて配置されており、例えば、分割された第1電極18が配列されている方向で第1非電極線184と第2非電極線214との最短距離S1は、1mm離れて配置されている。他の第1非電極線182~184と、第2非電極線212~214についても同様にずれて配置されている。上述したように第1非電極線181~184及び第2非電極線211~214は、50μm以下であるので、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とは、調光フィルム1Aの法線方向から見て重ならないように配置されている。この理由については、後述する。
次に、上記のように構成された調光フィルム1Aの使用例について説明する。
図5は、調光フィルム1Aの使用例を説明する図である。
前述したように、車両40に配置される調光フィルム1Aは、ウィンドウの形状に合うように作製されるが、図5では、説明を分かり易くするため、調光フィルム1Aを矩形状とした例について説明する。図5において、「斜線」の部分は、調光フィルム1Aにおいて外光が遮光された部分を示している。「白色」の部分は、調光フィルム1Aにおいて、外光が透過している部分を示している。また、図5では、部分電極により遮光及び透過される領域を模式的に示している。図5に示す例では、調光フィルム1Aの遮光及び透過を横方向に変化させる状態を例示している。
調光フィルム1Aは、第1積層体5Aの部分電極18A~18Eに対応する領域毎に透過率を制御することもできるし、第2積層体5Bの部分電極21A~21Eに対応する領域毎に透過率を制御することもできる。
例えば、調光フィルム1Aの全面が遮光状態である場合に、調光フィルム1AをX1側からX2側に向けて順番に透過状態とするには、第3積層体5Cの部分電極18A~18E及び部分電極21A~21Eにおいて、最もX1側の部分電極18A、21Aから最もX2側の部分電極18E、21Eに向けて順番に通電を制御する。これにより、図5に示すように、調光フィルム1Aは、横方向のX1側からX2側に向けて順番に透過状態となる。図5では、調光フィルム1Aにおいて、部分電極18A、18B、21A、21Bに対応する領域までが遮光状態から透過状態に変化した様子を示している。
また、調光フィルム1Aの全面が遮光状態である場合に、調光フィルム1AをX2側からX1側に向けて順番に透過状態とするには、第3積層体5Cの部分電極18A~18E及び部分電極21A~21Eにおいて、最もX2側の部分電極18E、21Eから最もX1側の部分電極18A、21Aに向けて順番に通電を制御すればよい。
さらに、上述した例では、遮光状態から透過状態に変化させる例を例示したが、透過状態から遮光状態への変化も、同様に横方向に連続的に行わせることができる。
この様に、電極を分割して配置することにより、調光フィルム1Aにおいて、カーテンを開閉するように横方向の外光の遮光及び透過を制御することができる。そのため、例えば、搭乗者が外の景色を少しだけ見たい場合には、上記のように調光フィルム1Aの遮光状態及び透過状態を横方向に沿って順番に変化させることにより、必要な範囲だけ外光を透過させることができる。また、X-Y平面内において、調光フィルム1Aを配置する向きを90°回転させれば、上下方向で領域毎に透過率を制御することもできる。
上述したように領域毎に透過状態と遮光状態とを制御することは、電極を分割して配置する構成とすれば、単一の液晶層であっても実現可能である。しかし、単一の液晶層では、分割された電極間に存在する非電極線が観察されてしまうという課題があった。そこで本実施形態の調光フィルム1Aでは、液晶層を2層設けることにより、非電極線が観察されない構成としている。以下、この点について説明する。
先ず、単一の液晶層において非電極線が観察される現象について説明する。
図6は、比較例である単一の液晶層を備えた調光フィルム100の非電極線に対応する位置の見え方を説明する図である。図6(A)は、図1と同様な断面を示しており、図6(B)は、図6(A)の状態をZ1側から見た状態を示す図である。図6(A)及び図6(B)では、透過状態の部位を白色とし、遮光状態の部位を黒色とし、電界印加状態にある領域と無電界状態にある領域との間の透過率にある部分をドットとして示しており、これは後に示す各図においても同様である。なお、図6(A)では、第1液晶層9の位置による透過、遮光の状態を併記し、スペーサを省略している。
図6に示す比較例の調光フィルム100は、第1実施形態の調光フィルム1Aにおける第1基材6から第3基材20までの構成のみを備えた形態に相当し、単一の液晶層(第1液晶層9のみ)を備えている。この場合であっても、第1実施形態の調光フィルム1Aと同様に、位置によって透過状態と遮光状態とを任意に切り替えることが可能である。図6の例では、先の図5の場合と同様に、X1側の2つの部分電極18A、18Bに対向する第1液晶層9を透過状態とし、X2側の3つの部分電極18C、18D、18Eに対向する第1液晶層9を遮光状態とした例を示している。
無電界状態の領域近傍では、第1非電極線181~184に対応する位置についても、配向層13、19によって液晶分子の配向が制御されるので、部分電極18Aから18Eに対応する位置と同様に液晶分子が配向する。しかし、電界印加状態の領域近傍では、第1非電極線181~184に対応する位置については、部分電極18Aから18Eの電界の影響をある程度受けるものの、十分な電界が与えられずに液晶分子の配向が適切に制御しきれない。したがって、電界印加状態の領域近傍では、第1非電極線181~184に対応する位置については、液晶分子の配向は、乱れた状態となり、光の透過率は、電界印加状態にある領域と無電界状態にある領域との間の透過率(以下、半透過状態とも呼ぶ)となる。
図6(B)において、遮光状態とした領域(部分電極18C、18D、18Eに対応する領域とその領域の間)については、本来は全面遮光状態とすることが望ましい。しかし、部分電極18C、18D、18Eと対向していない領域、すなわち、部分電極18Cと部分電極18Dとの間の第1非電極線183に対向する領域と、部分電極18Dと部分電極18Eとの間の第1非電極線184に対向する領域にある第1液晶層9の液晶分子の配向が制御できない。
図6に例示する第1液晶層9は、ノーマリークリアの液晶となっており、無電界時に透過状態となり、電界印加時に遮光状態となる。したがって、遮光状態の領域近傍においては、第1非電極線181~184に対応する位置は、半透過状態となる。よって、図6(B)に示すように、本来は全面遮光状態とすることが望ましい遮光状態の領域に、第1非電極線183、184に対応した細長い半透過状態の領域が観察されてしまう。
次に、本実施形態の調光フィルム1Aの場合について説明する。
図7は、第1実施形態の調光フィルム1Aの非電極線に対応する位置の見え方を説明する図である。図7(A)は、図1と同様な断面を示しており、図7(B)は、図7(A)の状態をZ1側から見た状態を示す図である。なお、図7(A)では、第1液晶層9及び第2液晶層10の位置による透過、遮光の状態を併記し、スペーサを省略している。
図7に示す例では、部分電極18A、18B、21A、21Bについて、無電界状態とすることにより、これらの位置に対応する第1液晶層9、第2液晶層10がそれぞれ透過状態となっている。また、部分電極18C、18D、18E、21C、21D、21Eについて、電界印加状態とすることにより、これらの位置に対応する第1液晶層9、第2液晶層10がそれぞれ遮光状態となっている。
図7に示す本実施形態の構成においても、第1非電極線181~184、及び、第2非電極線211~214に対応する位置については、無電界状態の領域近傍では、透過状態となるが、電界印加状態の領域近傍では、半透過状態となる。
ここで、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とは、調光フィルム1Aの法線方向から見て重ならないように配置されている。すなわち、第1非電極線181~184は、調光フィルム1Aの法線方向から見て部分電極21A~21Eのいずれかと重なっている。同様に、第2非電極線211~214は、調光フィルム1Aの法線方向から見て部分電極18A~18Eのいずれかと重なっている。したがって、遮光状態となっている領域では、第1非電極線181~184、又は、第2非電極線211~214に対応する位置において、遮光状態となっている他方の液晶層と重なることにより透過率が低くなり、第1非電極線181~184、及び、第2非電極線211~214が目立たなくなり、遮光状態と殆ど見分けがつかない程度の透過率の状態となる。
図7(B)の例では、第1非電極線182、183、184は、それぞれ、部分電極21C、21D、21Eと法線方向で重なっていることから、第1非電極線182、183、184と第2液晶層10の遮光領域とが重なって観察される。よって、第1非電極線182、183、184は、遮光状態と殆ど見分けがつかない程度の透過率の状態となる。
同様に、第2非電極線213、214は、それぞれ、部分電極18C、18Dと法線方向で重なっていることから、第2非電極線213、214と第1液晶層9の遮光領域とが重なって観察され、遮光状態と殆ど見分けがつかない程度の透過率の状態となる。
また、第1非電極線181~184の幅G1、及び、第2非電極線211~214の幅G2は、第1非電極線181~184、第2非電極線211~214が視認されにくくするために、50μm以下であることが望ましいと先に説明した。この幅G1、G2が50μmを越えて広くなると、電界印加状態において、隣接する第1電極18、又は、第2電極21からの電界の影響をさらに受けなくなる。その場合、第1非電極線181~184、及び、第2非電極線211~214に対応する部分では、液晶の配向が電界印加状態の近傍であっても、無電界状態により近い配向となり、第1非電極線181~184、第2非電極線211~214が視認され易くなってしまう。よって、第1非電極線181~184の幅G1、及び、第2非電極線211~214の幅G2は、50μm以下であることが望ましい。
本実施形態では、第1非電極線182~184と第2非電極線212~214との最短距離S1は、1mm離れて配置されている例を挙げて説明した。この最短距離S1の適切な値について説明する。
図8は、第1非電極線184及び第2非電極線214の近傍を拡大した断面図である。
例えば、図8に示すように、第1非電極線184及び第2非電極線214の周囲がいずれも遮光状態にある状況において、第1液晶層9及び第2液晶層10の双方の遮光状態の領域を通る視線L0を設定する。この視線L0は、第1非電極線184のX1側端部に対応する液晶層9のZ1側の角部分を通り、第2非電極線214のX2側端部に対応する液晶層10のZ2側の角部分を通る視線である。視線L0よりも角度θが小さい角度から観察すると、第1非電極線184及び第2非電極線214に対応した位置で半透過状態の領域(図8中にドットで示した領域)を2回通過する視線が存在することとなる。よって、角度θを調光フィルム1Aを観察する最小角度として設定すれば、角度θ以上で観察する場合には、半透過状態の領域を2回通過する視線がなく、第1非電極線184及び第2非電極線214に対応する領域を目立たなくすることができる。
ここで、第1液晶層9の層厚をt1とし、第2液晶層10の層厚をt2とし、第3積層体5Cの層厚をt3とし、視線L0が調光フィルム1Aとなす角度をθとすると、分割された第1電極18A~18Eが配列されている方向における第1非電極線181~184と第2非電極線211~214との最短距離S1との関係は、以下のように表すことができる。
tanθ=(t1+t2+t3)/S1・・・式(1)
よって、最短距離S1は、
S1=(t1+t2+t3)/tanθ・・・式(2)
と表すことができる。
よって、調光フィルム1Aを観察する向きと調光フィルム1Aとのなす角度がθ以上である場合、
S1≧(t1+t2+t3)/tanθ・・・式(3)
の関係を満たすことにより、第1非電極線184及び第2非電極線214に対応する領域を目立たなくすることができる。
また、車内パーティション45に調光フィルム1Aを配置する場合を想定すると、上記角度θは、45°以上の方向から見る状況が殆どである。よって、調光フィルム1Aとのなす角度が45°以上の方向から見たときに、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とが重ならない調光フィルム1Aとすることが望ましい。調光フィルム1Aとのなす角度が45°以上の方向から見たときに、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とが重ならない調光フィルム1Aとするためには、上記式(3)においてθ=45°とすることにより、以下の関係を満たすとよい。
S1≧(t1+t2+t3)・・・式(4)
すなわち、分割された第1電極18が配列されている方向において、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214との最短距離S1は、第1液晶層9の層厚と、第3積層体5Cの層厚と、第2液晶層10の層厚との和以上とするとよい。
例えば、本実施形態では、t1=12μm、t2=12μm、t3=188μmである。よって、S1≧212μmとすれば、調光フィルム1Aとのなす角度が45°以上の方向から見たときに、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とが重ならず、第1非電極線181~184及び第2非電極線211~214に対応する領域を目立たなくすることができる。
また、上記最短距離S1は、第1非電極線181~184同士の最短間隔の1/2以下であることが望ましい。上記範囲外となると、並んで配置されている次の第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とが近づいてしまうからである。
また、本実施形態のように第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とを、調光フィルム1Aの法線方向から見て重ならないように配置することによるさらなる効果として、モアレ防止の効果がある。
仮に、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とが、それぞれ、調光フィルム1Aの法線方向から見て重なっている場合には、モアレが観察されるおそれがある。より詳細に説明すると、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214との間には、第3積層体5Cが設けられており、この第3積層体5C層厚分だけ第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とが離間している。したがって、調光フィルム1Aの法線方向に近い位置から観察した場合に、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とが、視差によってごく僅かにずれて観察されることにより、モアレとなって観察されるおそれがある。
本実施形態では、上述したように、実施形態のように第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とを、調光フィルム1Aの法線方向から見て重ならないように配置することにより、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とによってモアレが観察されることを防止できる。
以上説明した第1実施形態によれば、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とは、調光フィルム1Aの法線方向から見て重ならないように配置されている。よって、遮光領域において第1非電極線181~184又は第2非電極線211~214のいずれかに対応する透過領域(非電極領域)が観察されることがなく、より高品質な調光部材を提供することができる。
また、第1実施形態の調光フィルム1Aは、カーテンを開閉するように横方向に外光の遮光及び透過を制御したり、ブラインドを開閉するように縦方向に外光の遮光及び透過を制御したりすることができる。また、第1実施形態の調光フィルム1Aは、外光の遮光及び透過を選択的に制御することもできる。したがって、第1実施形態の調光フィルム1Aは、外光を様々な形態で遮光したり、透過させたりすることができる。
また、第1実施形態によれば、第1非電極線181~184と第2非電極線211~214とによってモアレが観察されることを防止できる。
(第2実施形態)
図9は、第2実施形態の調光フィルム1Bの概略構成を示す断面図である。
第2実施形態の調光フィルム1Bは、第1電極24と、第2電極27と、第1共通電極25と、第2共通電極26とが積層される位置が第1実施形態と相違する。第2実施形態の調光フィルム1Bにおいて、その他の構成は、第1実施形態と同じである。そのため、図9においては、第2実施形態の特徴的な構成を示す断面図のみを図示し、その他の図示を省略する。また、第2実施形態の説明及び図面において、第1実施形態と同等の機能を果たす部材等については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、積層体については、一部の構成を除いて、第1実施形態と同一の符号を付している。
第2実施形態の調光フィルム1Bは、第1積層体5Aと、第2積層体5Bと、第3積層体5Cと、第1液晶層9と、第2液晶層10とを備えている。
第1積層体5Aは、第1基材6のZ2側に、第1電極24が積層され、さらにその上(Z2側)に配向層13が積層されている。第1電極24は、第1実施形態の第1電極18と同様に、それぞれ電気的に絶縁された複数の部分電極24A~24Eに分割されている。部分電極24A~24Eは、その積層される位置が異なる他は、第1実施形態の部分電極18A~18Eと同様である。
第2積層体5Bは、第2基材15のZ1側に、第2電極27さらにその上(Z1側)に配向層17が積層されている。第2電極27は、第1実施形態の第2電極21と同様に、それぞれ電気的に絶縁された複数の部分電極27A~27Eに分割されている。部分電極27A~27Eは、その積層される位置が異なる他は、第1実施形態の部分電極21A~21Eと同様である。
第3積層体5Cは、第3基材20のZ1側に、第1共通電極25と、配向層19とを備えると共に、第3基材20のZ2側に、第2共通電極26と、配向層22とを備える。第1共通電極25は、第3基材20のZ1側の全面に形成された透明導電膜である。第2共通電極26は、第3基材20のZ2側の全面に形成された透明導電膜である。第1共通電極25及び第2共通電極26は、これらが積層される位置が異なる他は、それぞれ第1実施形態の第1共通電極14及び第2共通電極23と同様である。
第2実施形態の調光フィルム1Bにおいても、第1実施形態の第1非電極線181~184と第2非電極線211~214との関係と同様に、第1非電極線241~244と第2非電極線271~274とは、調光フィルム1Bの法線方向から見て重ならないように配置されている。
以上説明した第2実施形態によれば、第1非電極線241~244と第2非電極線271~274とは、調光フィルム1Bの法線方向から見て重ならないように配置されている。よって、遮光領域において第1非電極線241~244又は第2非電極線271~274のいずれかに対応する透過領域(非電極領域)が観察されることがなく、より高品質な調光部材を提供することができる。
また、第2実施形態の調光フィルム1Bは、カーテンを開閉するように横方向に外光の遮光及び透過を制御したり、ブラインドを開閉するように縦方向に外光の遮光及び透過を制御したりすることができる。また、第2実施形態の調光フィルム1Bは、外光の遮光及び透過を選択的に制御することもできる。したがって、第2実施形態の調光フィルム1Bは、外光を様々な形態で遮光したり、透過させたりすることができる。
また、第2実施形態においても、第1実施形態と同様にモアレが観察されることを防止できる。
(第3実施形態)
図10は、第3実施形態の調光フィルム1Cの概略構成を示す断面図である。
第3実施形態の調光フィルム1Cは、第1電極29と、第2電極32と、第1共通電極28と、第2共通電極31とが積層される位置が第1実施形態と相違する。第3実施形態の調光フィルム1Cにおいて、その他の構成は、第1実施形態と同じである。そのため、図10においては、第3実施形態の特徴的な構成を示す断面図のみを図示し、その他の図示を省略する。また、第3実施形態の説明及び図面において、第1及び第2実施形態と同等の機能を果たす部材等については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、積層体については、一部の構成を除いて、第1及び第2実施形態と同一の符号を付している。
第3実施形態の調光フィルム1Cは、第1積層体5Aと、第2積層体5Bと、第3積層体5Cと、第1液晶層9と、第2液晶層10とを備えている。
第1積層体5Aは、第1基材6のZ2側に、第1共通電極28が積層され、さらにその上(Z2側)に配向層13が積層されている。第1共通電極28は、第1基材6上の全面に形成された透明導電膜である。第1共通電極28は、第1実施形態の第1共通電極14と同様である。
第2積層体5Bは、第2基材15のZ1側に、第2電極32が積層され、さらにその上(Z1側)に配向層17が積層されている。第2電極32は、第1実施形態の第2電極21と同様に、それぞれ電気的に絶縁された複数の部分電極32A~32Eに分割されている。部分電極32A~32Eは、その積層される位置が異なる他は、第1実施形態の部分電極21A~21Eと同様である。
第3積層体5Cは、第3基材20のZ1側に、第1電極29と、配向層19とを備える。第1電極29は、第1実施形態の第1電極18と同様に、それぞれ電気的に絶縁された複数の部分電極29A~29Eに分割されている。部分電極29A~29Eは、第1実施形態の部分電極18A~18Eと同様である。
また、第3積層体5Cは、第3基材20のZ2側に、第2共通電極31と、配向層22とを備える。第2共通電極31は、第3基材20のZ2側の全面に形成された透明導電膜である。第2共通電極31は、積層される位置が異なる他は、第1実施形態の第2共通電極23と同様である。
第3実施形態の調光フィルム1Cにおいても、第1実施形態の第1非電極線181~184と第2非電極線211~214との関係と同様に、第1非電極線291~294と第2非電極線321~324とは、調光フィルム1Cの法線方向から見て重ならないように配置されている。
以上説明した第3実施形態によれば、第1非電極線291~294と第2非電極線321~324とは、調光フィルム1Cの法線方向から見て重ならないように配置されている。よって、遮光領域において第1非電極線291~294又は第2非電極線321~324のいずれかに対応する透過領域(非電極領域)が観察されることがなく、より高品質な調光部材を提供することができる。
また、第3実施形態の調光フィルム1Cは、カーテンを開閉するように横方向に外光の遮光及び透過を制御したり、ブラインドを開閉するように縦方向に外光の遮光及び透過を制御したりすることができる。また、第3実施形態の調光フィルム1Cは、外光の遮光及び透過を選択的に制御することもできる。したがって、第3実施形態の調光フィルム1Cは、外光を様々な形態で遮光したり、透過させたりすることができる。
また、第3実施形態においても、第1実施形態と同様にモアレが観察されることを防止できる。
(第4実施形態)
図11は、第4実施形態の調光フィルム1Dの概略構成を示す断面図である。
第4実施形態の調光フィルム1Dは、分割された部分電極の配置パターン(分割されるパターン)が第1実施形態と相違する。第4実施形態の調光フィルム1Dにおいて、その他の構成は、第1実施形態と同じである。そのため、図11においては、第4実施形態の特徴的な構成を示す断面図のみを図示し、その他の図示を省略する。また、第4実施形態の説明及び図面において、第1実施形態と同等の機能を果たす部材等については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
第4実施形態の調光フィルム1Dでは、第1電極18が部分電極18A~18Gの7つに分割され、これら部分電極18A~18Gの間には、第1電極18を分割する第1非電極線181~186が設けられている。これと同様に、第2電極21が部分電極21A~21Gの7つに分割され、これら部分電極21A~21Gの間には、第2電極21を分割する第2非電極線211~216が設けられている。
また、第4実施形態の調光フィルム1Dでは、第1非電極線181~186と第2非電極線211~216とが重ならずにずれる向きが異なる2つの領域A1、A2を有している。より具体的には、領域A1においては、第1非電極線181、182、183は、それぞれ、第2非電極線211、212、213を基準としてX1側にずれて配置されている。一方、領域A1よりもX2側にある領域A2においては、第1非電極線184、185、186は、それぞれ、第2非電極線214、215、216を基準としてX2側にずれて配置されている。
図12は、第4実施形態において、第1非電極線181~186と第2非電極線211~216とが重ならずにずれる向きが異なる2つの領域A1、A2を有している理由を説明する図である。図12では、第1液晶層9及び第2液晶層10のいずれも遮光状態となっているものとする。なお、図12では、シール材7、スペーサ12、配向層13、配向層17、配向層19、配向層22、第1共通電極14、第2共通電極23等については図示を省略している。
図12中において、観察位置Oは、調光フィルム1DのX方向の中間位置を通る法線N上にあるものとする。また、領域A1と領域A2の境界は、この調光フィルム1DのX方向の中間位置を通る法線Nとなる。
上述したように、領域A1においては、第1非電極線181、182、183は、それぞれ、第2非電極線211、212、213を基準としてX1側にずれて配置されている。よって、観察位置Oから調光フィルム1Dを観察すると、領域A1では、第1非電極線181、182、183を通る斜め方向の視線L1、L2、L3は、第2非電極線211、212、213を通ることなく、第2液晶層10の遮光された領域により遮られる。
また、領域A2においては、第1非電極線184、185、186は、それぞれ、第2非電極線214、215、216を基準としてX2側にずれて配置されている。よって、観察位置Oから調光フィルム1Dを観察すると、領域A2においても領域A1と同様に、第1非電極線184、185、186を通る斜め方向の視線L4、L5、L6は、第2非電極線214、215、216を通ることなく、第2液晶層10の遮光された領域により遮られる。
すなわち、特定の観察位置Oから想定される視線上で第1非電極線181~186と第2非電極線211~216とが重なりにくい向きに、第1非電極線181~186と第2非電極線211~216との相対位置を設定している。よって、上記のように第1非電極線181~186と第2非電極線211~216とが重ならずにずれる向きが異なる2つの領域A1、A2が存在している。ここで、観察位置Oから想定される視線上で第1非電極線181~186と第2非電極線211~216とが重なりにくい配置(以下、好ましい非電極線の配置)とは、以下のように定義できる。
好ましい非電極線の配置は、観察位置Oに近い側にある非電極線(図12では、第1非電極線181~186)が、観察位置Oから遠い側にある非電極線(図12では、第2非電極線211~216)よりも、観察位置Oから調光フィルム1Dへ引いた法線Nから遠い側にずれた配置である。
ここで、第1非電極線182を通った後に第2非電極線212を通る視線L100については、第2液晶層10の遮光された領域により遮られることはない。したがって視線L100のような視線については、遮光領域中に第1非電極線182及び第2非電極線212に対応した細長い透過状態の領域が遮光領域においても観察されてしまう。このL100のように第1非電極線と第2非電極線とを通って観察されてしまう視線は、第4実施形態に限らず、上述した第1実施形態から第3実施形態のいずれにおいても存在するおそれがある。このような細長い透過状態の領域が遮光領域においても観察されてしまう現象は、視点の位置が移動する場合に生じる他、観察位置が固定されていたとしても観察される調光フィルムの位置における第1非電極線と第2非電極線との相対的位置関係と斜め方向の視線の角度との関係によって生じてしまうおそれがある。
しかし、第4実施形態では、上述したように第1非電極線181~186と第2非電極線211~216とが重ならずにずれる向きが異なる2つの領域A1、A2を設けた。これにより、観察位置Oの近傍からは、透過状態の領域が遮光領域においても観察されてしまう現象を効果的に防止することができる。よって、調光フィルム1Dの全面について、遮光領域中に透過状態の領域が観察されることを防止できる。
特に、先の図4に示したように、調光フィルム1Dを車両40に採用する場合には、車両中で人が乗車する位置は、略特定できる。よって、車両40中において調光フィルム1Dに対する観察位置Oについても略特定することができる。このような場合に、第4実施形態の構成の調光フィルム1Dを採用することにより、調光フィルム1Dのいずれの位置においても、透過状態の領域が遮光領域において観察されてしまう現象を効果的に防止することができる。
以上説明した第4実施形態によれば、調光フィルム1Dは、第1非電極線181~186と第2非電極線211~216とが重ならずにずれる向きが異なる2つの領域A1、A2を有している。これにより、調光フィルム1Dは、観察位置Oの近傍からは、透過状態の領域が遮光領域においても観察されてしまう現象を効果的に防止することができる。よって、調光フィルム1Dは、車両40に好適に用いることができる。
また、第4実施形態の調光フィルム1Dは、カーテンを開閉するように横方向に外光の遮光及び透過を制御したり、ブラインドを開閉するように縦方向に外光の遮光及び透過を制御したりすることができる。また、第4実施形態の調光フィルム1Dは、外光の遮光及び透過を選択的に制御することもできる。したがって、第4実施形態の調光フィルム1Dは、外光を様々な形態で遮光したり、透過させたりすることができる。
また、第4実施形態においても、第1実施形態と同様にモアレが観察されることを防止できる。
(第5実施形態)
図13は、第5実施形態の調光フィルム1Eの概略構成を示す断面図である。
第5実施形態の調光フィルム1Eは、第1液晶層9及び第2液晶層10の形態と、配向層(130、190、220、170)の形態が第2実施形態の配向層と異なる他は、第2実施形態の調光フィルム1Bと同様である。よって、第5実施形態の説明及び図面において、第2実施形態と同等の機能を果たす部材等については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
第5実施形態の調光フィルム1Eは、配向層130及び配向層170がそれぞれ、第1非電極線241~244及び第2非電極線271~274と同じ位置で離間して分割されている点で、第2実施形態の調光フィルム1Bと異なっている。
配向層(第1電極上配向層)130は、第1電極24の分割と対応して分割されて第1電極24上に積層されている。
配向層(第2電極上配向層)170は、第2電極27の分割と対応して分割されて第2電極27上に積層されている。
配向層130及び配向層170を分割された構成とすることにより、配向層130及び配向層170をそれぞれ、第1電極24及び第2電極27上に積層した後に、配向層130及び配向層170と共に第1電極24及び第2電極27を切断して分割することができる。
また、第5実施形態の配向層130、配向層190、配向層220、配向層170は、いずれもラビング処理されることことにより配向特性が付与されている。なお、配向層130、配向層190、配向層220、配向層170は、ラビング処理に限らず、微細なライン状凹凸形状を賦型処理して配向層を作製してもよいし、光配向によって配向層を作製してもよい。
また、これら配向層130、配向層190、配向層220、配向層170は、第1液晶層9及び第2液晶層10が、ノーマリーダークとして構成されるように、各液晶層の液晶分子を配向させる配向特性となっている。すなわち、第1液晶層9及び第2液晶層10の液晶分子は、無電界時に遮光状態となり、電界印加時に透過状態となるように各配向層によって液晶分子が配向される。具体的には、第1液晶層9及び第2液晶層10の液晶分子は、無電界時に液晶層の厚み方向に略直交する方向に配向させられる。
また、第5実施形態の第1液晶層9及び第2液晶層10は、いずれも二色性色素を含むゲストホスト型の液晶層である。
図14は、無電界時(遮光状態)の調光フィルム1Eの分解斜視図である。なお、図14では、スペーサを省略しており、楕円形状で液晶分子91、101を表現している。
図14に示すように、第1液晶層9の液晶分子91の遮光状態における配向方向と、第2液晶層10の液晶分子101の遮光状態における配向方向とは、調光フィルム1Eの法線方向(Z軸方向)から見て交差している。すなわち、第1液晶層9の液晶分子91の遮光状態における配向方向はX軸方向に沿った方向に配向されており、第2液晶層10の液晶分子101の遮光状態における配向方向はY軸方向に沿った方向に配向されている。このように第1液晶層9の液晶分子91の遮光状態における配向方向と、第2液晶層10の液晶分子101の遮光状態における配向方向とを、調光フィルム1Eの法線方向から見て交差させることにより、第1液晶層9と第2液晶層10とが積層された調光フィルム1Eの遮光状態における遮光性を高めることができる。
第1液晶層9及び第2液晶層10は遮光状態において、それぞれ液晶分子91、液晶分子101が所定の方向に配向していることによってそれぞれが偏光板と同様な作用を光に与える。よって、第1液晶層9を通過した光は偏光状態が1方向に整った状態となり、その光は、偏光方向が交差した第2液晶層10を略通過することができない。よって、本実施形態の調光フィルム1Eは、遮光特性が良好である。また、第1液晶層9の液晶分子91の遮光状態における配向方向と、第2液晶層10の液晶分子101の遮光状態における配向方向とは、調光フィルム1Eの法線方向(Z軸方向)から見て直交していることが、遮光特性を良好にするために望ましい。すなわち、第1液晶層9の透過軸方向と第2液晶層10の透過軸方向とが直交したクロスニコル配置とすることが、遮光特性を良好にするために望ましい。
また、第5実施形態の第1液晶層9及び第2液晶層10は、第1電極24と第2電極27との間に配置されている。この配置は、第2実施形態と同様であるが、第5実施形態においては、より重要な構成となっている。これは、第1液晶層9及び第2液晶層10が、ノーマリーダークとして構成されていることと、配向層130、170が分割されていることと、液晶分子91及び液晶分子101が遮光状態において配向される向きが交差していることとに大きな関係がある。この点について、以下より詳しく説明する。
図15は、ノーマリーダークであって、配向層170Bが分割されておらず単一の液晶層10を備えた調光フィルム100Bの液晶分子101の配向状態を説明する図である。図15(A)は、無電界時(遮光状態)を示し、図15(B)は、電界印加時(透過状態)を示している。なお、図15では、スペーサを省略しており、楕円形状で液晶分子101を表現している。
図15中の配向層170Bは、第2非電極線271と重なる部分が切断されておらず繋がっている。図15に示す調光フィルム100Bのその他の部分については、第5実施形態の調光フィルム1Eの第3基材20からZ2側の構成と同様である。
配向層170Bが分割されていない場合、図15(A)に示すように、無電界時(遮光状態)には、配向層170B及び配向層220による配向力によって液晶分子101は液晶層10の全体においてZ軸方向に略直交する方向に配向される。
また、配向層170Bが分割されていない場合、図15(B)に示すように、電界印加時(透過状態)には、第2電極27と重なる範囲では液晶分子101はZ軸方向に略沿った方向に配向される。ただし、第2電極27が切断されている第2非電極線271と重なる範囲では液晶分子101は電界の影響を十分に受けることができず、配向状態が乱れる。
図16は、ノーマリーダークであって、配向層170が分割されている単一の液晶層10を備えた調光フィルム100Cの液晶分子101の配向状態を説明する図である。図16(A)は、無電界時(遮光状態)を示し、図16(B)は、電界印加時(透過状態)を示している。なお、図16では、スペーサを省略しており、楕円形状で液晶分子101を表現している。
図16に示す調光フィルム100Cは、第5実施形態の調光フィルム1Eの第3基材20からZ2側の構成と同様である。
配向層170が分割されているので、図16(A)に示すように、無電界時(遮光状態)であっても、配向層170と重ならない範囲であって第2非電極線271に近い範囲では、配向層170の配向力を十分に受けることができず配向状態が乱れる。
また、配向層170が分割されている場合、図16(B)に示すように、電界印加時(透過状態)には、第2電極27と重なる範囲では液晶分子101はZ軸方向に略沿った方向に配向される。ただし、第2電極27が切断されている第2非電極線271と重なる範囲では液晶分子101は電界の影響を十分に受けることができず、配向状態が乱れる。
このようにノーマリーダークの構成において配向層が分割されて切れ目が存在すると、無電界時(遮光状態)であっても、第2非電極線271に近い範囲では、配向状態が乱れる。したがって、この範囲では、遮光特性が他の範囲よりも低下することが課題となる。
次に、第1液晶層9及び第2液晶層10が、第1電極24と第2電極27との間に配置されている理由について説明する前に、先ず、第1液晶層9及び第2液晶層10が、第1電極24と第2電極27との間に配置されていない場合を説明する。
図17は、第1液晶層9及び第2液晶層10の双方とも第1電極24と第2電極27との間に配置されていない調光フィルム1A-2の無電界時(遮光状態)の遮光特性を説明する図である。なお、図17では、スペーサを省略しており、楕円形状で液晶分子91、101を表現している。また、図17では、液晶分子91、101の配向が整っているか否かを示しているが、液晶分子91と液晶分子101とが交差して配向されていることについては2次元の図面であることから表現できていない(同じ方向に向いているかのように示している)
図17中における液晶分子91、101の配向状態に関しては、図16を用いて説明した配向状態と同様に配向される。
図17中では、調光フィルム1A-2に入射する光線LA1と、光線LA2と、光線LA3と示している。
光線LA1は、第1液晶層9及び第2液晶層10のいずれにおいてもそれぞれの液晶分子91及び液晶分子101が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されている部分を通過する。したがって、第1液晶層9を通過した光は偏光状態が1方向に整い、その後、第2液晶層10を通過するときに略遮光される。
光線LA2は、第1液晶層9に入射した直後は偏光状態が1方向に整うが、第1液晶層9から出射する前に液晶分子91の配向状態が乱れている部分を通過するので、偏光状態が乱れる。よって、第2液晶層10において液晶分子101が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されていても、第2液晶層10を通過できる偏光状態の光が多くなることから、光線LA1よりも透過する光が多くなり、光が漏れるので第1非電極線182がうっすらと見えてしまう場合がある。
光線LA3は、第1液晶層9において液晶分子91が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されている部分を通過するので、偏光状態が1方向に整えられる。しかし、第2液晶層10に入射して直ぐに液晶分子101の配向状態が乱れている部分を通過するので、偏光状態が乱される。偏光状態が乱れた光がその後、第2液晶層10の液晶分子101の配向状態が整った部位を通過しても、第2液晶層10を通過できる偏光状態の光が多くなることから、光線LA1よりも透過する光が多くなり、光が漏れるので第1非電極線182がうっすらと見えてしまう場合がある。
このように、図17に示した調光フィルム1A-2では、光線LA1は遮光できるが、光線LA2と、光線LA3とについて、うっすらと見えてしまう場合があり、遮光特性が悪いといえる。
図18は、第2液晶層10のみが第1電極24と第2電極27との間に配置されており、第1液晶層9は第1電極24と第2電極27との間に配置されていない調光フィルム1C-2の無電界時(遮光状態)の遮光特性を説明する図である。なお、図18では、スペーサを省略しており、楕円形状で液晶分子91、101を表現している。また、図18では、液晶分子91、101の配向が整っているか否かを示しているが、液晶分子91と液晶分子101とが交差して配向されていることについては2次元の図面であることから表現できていない(同じ方向に向いているかのように示している)
図18中における液晶分子91、101の配向状態に関しては、図16を用いて説明した配向状態と同様に配向される。
図18中では、調光フィルム1C-2に入射する光線LC1と、光線LC2と、光線LC3と示している。
光線LC1は、第1液晶層9及び第2液晶層10のいずれにおいてもそれぞれの液晶分子91及び液晶分子101が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されている部分を通過する。したがって、第1液晶層9を通過した光は偏光状態が1方向に整い、その後、第2液晶層10を通過するときに略遮光される。
光線LC2は、第1液晶層9に入射した直後は偏光状態が1方向に整うが、第1液晶層9から出射する前に液晶分子91の配向状態が乱れている部分を通過するので、偏光状態が乱れる。よって、第2液晶層10において液晶分子101が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されていても、第2液晶層10を通過できる偏光状態の光が多くなることから、光線LC1よりも透過する光が多くなり、光が漏れるので第1非電極線182がうっすらと見えてしまう場合がある。
光線LC3は、第1液晶層9において液晶分子91が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されている部分を通過するので、偏光状態が1方向に整えられる。その後、第2液晶層10に入射した光は、液晶分子101が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されている部分で略遮光されるので、液晶分子101の配向状態が乱れた部分に到達する光は略存在しない。よって、光線LC3は、略遮光される。
このように、図18に示した調光フィルム1C-2では、光線LA1と光線LA3とは遮光できるが、光線LA2については、うっすらと見えてしまう場合があり、調光フィルム1A-2よりも改善されるものの、遮光特性が悪いといえる。
図19は、第1液晶層9及び第2液晶層10の双方とも第1電極24と第2電極27との間に配置されている第5実施形態の調光フィルム1Eの無電界時(遮光状態)の遮光特性を説明する図である。なお、図19では、スペーサを省略しており、楕円形状で液晶分子91、101を表現している。また、図19では、液晶分子91、101の配向が整っているか否かを示しているが、液晶分子91と液晶分子101とが交差して配向されていることについては2次元の図面であることから表現できていない(同じ方向に向いているかのように示している)
図19中における液晶分子91、101の配向状態に関しては、図16を用いて説明した配向状態と同様に配向される。
図19中では、調光フィルム1Eに入射する光線LE1と、光線LE2と、光線LE3と示している。
光線LE1は、第1液晶層9及び第2液晶層10のいずれにおいてもそれぞれの液晶分子91及び液晶分子101が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されている部分を通過する。したがって、第1液晶層9を通過した光は偏光状態が1方向に整い、その後、第2液晶層10を通過するときに略遮光される。
光線LE2は、第1液晶層9に入射した直後は液晶分子91の配向状態が乱れている部分を通過するが、その後、液晶分子91が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されている部分を通過するので偏光状態が1方向に整う。その後、第2液晶層10に入射すると液晶分子101が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されている部分によって略遮光される。
光線LE3は、第1液晶層9において液晶分子91が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されている部分を通過するので、偏光状態が1方向に整えられる。その後、第2液晶層10に入射した光は、液晶分子101が適切な方向(Z軸方向に略直交する方向)に配向されている部分で略遮光されるので、液晶分子101の配向状態が乱れた部分に到達する光は略存在しない。よって、光線LE3は、略遮光される。
このように、図19に示した第5実施形態の調光フィルム1Eでは、光線LE1と光線LE2と光線LE3との全てについて略遮光でき、遮光特性が良好である。
以上説明したように、第5実施形態によれば、第2実施形態における効果に加えて、さらに遮光特性に優れた調光フィルム1Eを実現することができる。
(変形形態)
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本開示の実施形態の範囲内である。
(1)各実施形態において、調光フィルムを車両40のサイドウィンドウ及び車内パーティションに配置する例について説明した。これに限らず、例えば、調光フィルムを、車両のフロントウィンドウ、ルーフウィンドウ等に配置した構成としてもよい。
(2)各実施形態において、調光部材として可撓性を有する調光フィルムを車両のサイドウィンドウに設ける例について説明し。これに限らず、例えば、上述の調光フィルムの基材をガラス板にして可撓性を有さない調光部材(合わせガラス)を構成し、この調光部材を各サイドウィンドウの代わりに車両に配置してもよい。また、上述の調光フィルムを2枚のガラス板や樹脂板等の透明板の間(第1透明板と第2透明板との間)に挟持して調光装置を構成し、この調光装置を車両のサイドウィンドウとして配置してもよい。
(3)各実施形態において、調光フィルムを設ける乗り物として、自動車を例として説明した。これに限らず、例えば、調光フィルムは、例えば、鉄道車両、船舶、航空機等のウィンドウにも適用することができる。また、調光フィルムは、乗り物に限らず、例えば、建物に設置される窓ガラス、パーティション用の窓等にも適用することができる。
(4)各実施形態において、第1非電極線と第2非電極線とが重ならずにずれる向きが全面で同じ向き、又は、領域A1、A2内では同じ向きである例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、分割された第1電極が配列されている方向で最も近くに配置されている第1非電極線と第2非電極線との関係において、第1非電極線と第2非電極線とが重ならずにずれる向きをランダムとなるようにしてもよい。この場合、透過状態の領域が遮光領域においても観察されてしまう現象が特定の向きからの観察において多発することを防止できる。
なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本開示の実施形態は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
1A 調光フィルム
1B 調光フィルム
1C 調光フィルム
1D 調光フィルム
1E 調光フィルム
5A 第1積層体
5B 第2積層体
5C 第3積層体
6 第1基材
7 シール材
9 第1液晶層
10 第2液晶層
12 スペーサ
13 配向層
14 第1共通電極
15 第2基材
17 配向層
18 第1電極
18A~18G 部分電極
19 配向層
20 第3基材
21 第2電極
21A~21G 部分電極
22 配向層
23 第2共通電極
24 第1電極
24A~24E 部分電極
25 第1共通電極
26 第2共通電極
27 第2電極
27A~27E 部分電極
28 第1共通電極
29 第1電極
29A~29E 部分電極
31 第2共通電極
32 第2電極
32A~32E 部分電極
40 車両
41A 前席サイドウィンドウ
41B 後席サイドウィンドウ
41C 前席サイドウィンドウ
41D 後席サイドウィンドウ
42 操作情報取得部
43 電源部
44 駆動制御部
45 車内パーティション
91 液晶分子
100 調光フィルム
100B 調光フィルム
100C 調光フィルム
1A-2 調光フィルム
1C-2 調光フィルム
101 液晶分子
130 配向層
170 配向層
170B 配向層
190 配向層
220 配向層
181~186 第1非電極線
211~216 第2非電極線
241~244 第1非電極線
271~274 第2非電極線
291~294 第1非電極線
321~324 第2非電極線
A1 領域
A2 領域
L1~L6 視線
L100 視線
N 法線
O 観察位置

Claims (4)

  1. 透過率を制御可能な調光部材であって、
    分割されていない第1共通電極と、
    分割された第1電極と、
    前記第1共通電極と前記第1電極との間に配置された第1液晶層と、
    分割されていない第2共通電極と、
    分割された第2電極と、
    前記第2共通電極と前記第2電極との間に配置された第2液晶層と、
    を備え、
    前記第1電極を分割する第1非電極線と前記第2電極を分割する第2非電極線とは、当該調光部材の法線方向から見て互いに重ならない位置に配置されており、
    分割された前記第1電極が配列されている方向で最も近くに配置されている前記第1非電極線と前記第2非電極線との関係において、前記第2非電極線を基準として前記第1非電極線がずれて配置される向きが異なる2つの領域を有する調光部材。
  2. 請求項1に記載の調光部材において、
    前記第1電極の分割と対応して分割されて前記第1電極上に積層された第1電極上配向層と、
    前記第2電極の分割と対応して分割されて前記第2電極上に積層された第2電極上配向層と、
    を備え、
    前記第1液晶層及び前記第2液晶層は、無電界時に遮光状態となり、電界印加時に透過状態となるノーマリーダークとして構成されており、
    前記第1液晶層の液晶分子の遮光状態における配向方向と、前記第2液晶層の液晶分子の遮光状態における配向方向とは、当該調光部材の法線方向から見て交差しており、
    前記第1液晶層及び前記第2液晶層は、前記第1電極と前記第2電極との間に配置されている調光部材。
  3. 請求項に記載の調光部材において、
    前記第1液晶層の液晶分子の遮光状態における配向方向と、前記第2液晶層の液晶分子の遮光状態における配向方向とは、当該調光部材の法線方向から見て直交している調光部材。
  4. 第1透明板と、
    前記第1透明板と対向して配置される第2透明板と、
    前記第1透明板と前記第2透明板との間に設けられる、請求項1から請求項までのいずれかに記載の前記調光部材と、を備える調光装置。
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