JP6565505B2 - 液晶セルの製造方法及び調光フィルムの製造方法 - Google Patents

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、透明電極を作製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作製され、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。

また液晶表示装置では、従来、画素単位で印加電圧の可変により液晶の配向を可変して透過光量を制御することにより、所望の画像を表示している。このような液晶表示装置に関して、特許文献３には、液晶表示パネルの端面に液晶注入口を設けるようにして、排気した環境において、この液晶注入口を液晶材料による液面に浸漬することにより、毛細管現象を利用して液晶材料を注入して液晶セルを作製する方法が開示されている。

ところで調光フィルムにおいて、液晶材料による液晶層に気泡が残存すると、この気泡によって透過光の制御が局所的に損なわれることになる。従って液晶層には、気泡が残存しないことが望まれる。これにより特許文献３に開示の手法を適用して液晶材料を注入することが考えられる。しかしながらこのように端面に設けた液晶注入口を液晶材料による液面に浸漬して液晶材料を注入する場合にあっては、液晶材料の注入に時間を要することにより著しく生産性が低い問題がある。また調光フィルムにおいては、この手法によっても完全には気泡の発生を防止できないことが判った。

特開平０３−４７３９２号公報 特開平０８−１８４２７３号公報 特開平５−１１２５９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、調光フィルム等に関して、液晶層に気泡が残存しないようにして、短時間で液晶材料を注入して液晶層を作製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、液晶セルに係る積層体の一方に貫通孔を作製して液晶層に係る空隙に連通させ、平置きにした状態でこの貫通孔を介して液晶層に係る空隙に液晶材料を注入する、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） 透明フィルム材による基材に透明電極、配向層を作製して第１の積層体を作製する第１の積層体作製工程と、
透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を作製して第２の積層体を作製する第２の積層体作製工程と、
前記第１及び第２の積層体を積層して一体化し、液晶材料を注入する部位が空隙である液晶セルに係る積層体を作製する積層一体化工程と、
前記空隙に液晶材料を注入する液晶注入工程とを備え、
さらに前記第１又は第２の積層体に貫通孔を作製して、前記空隙に連通する前記液晶材料の注入口を作製する貫通孔作製工程を備え、
前記液晶注入工程は、
前記注入口が上側となる向きにより、液晶セルに係る積層体を平置きにより保持した状態で、
排気した環境で、前記注入口に前記液晶材料を滴下した後、大気圧以上により与圧し、前記液晶材料を前記空隙に注入する
液晶セルの製造方法。

（１）によれば、平置き状態により液晶材料を注入することにより、短時間で、充分に液晶材料を注入することができ、これにより調光フィルム等に関して、液晶層に気泡が残存しないようにして、短時間で液晶材料を注入して液晶層を作製することができる。

（２） （１）に記載の液晶セルの製造方法により液晶セルを作製する液晶セルの作製工程と、
直線偏光板により前記液晶セルを挟持して調光フィルムを作製する調光フィルムの作製工程とを備える調光フィルムの製造方法。

（２）によれば、調光フィルムに関して、液晶層に気泡が残存しないようにして、短時間で液晶材料を注入して液晶層を作製することができる。

本発明によれば、調光フィルム等に関して、液晶層に気泡が残存しないようにして、短時間で液晶材料を注入して液晶層を作製することができる。

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の調光フィルムの製造工程を示すフローチャートである。 図２の製造工程における積層体の説明に供する図である。 図３の積層体の他の例を示す図である。 図３の積層体の図４の例とは異なる他の例を示す図である。 図３の積層体の図４及び図５の例とは異なる他の例を示す図である。 図２の製造工程におけるトリミング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、液晶を利用して透過光を制御するフィルム材あり、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作製される。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には、それぞれ液晶セル４側に光学補償に供する位相差フィルムを設けるようにしてもよい。

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、配向層１３を作製して形成される。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、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）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。

なおＴＮ方式に代えて、ＶＡ（Ｖｉｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｃｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式等の駆動方式を適用するようにしてよい。なおＩＰＳ方式により駆動する場合、上側積層体５Ｕ又は下側積層体５Ｄの透明電極１１又は１６の何れか一方を省略し、他方の透明電極のパターンニングにより駆動用の電界を印加する。

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６、１５は、ハードコート層６Ａ、１５Ａを備えてなる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。液晶セル４は、液晶層８を囲むよう枠形状によりシール剤１９が配置され、このシール剤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。調光フィルム１において、液晶層８には、ビーズ形状のスペーサ１２がランダムに配置されており、このスペーサ１２により液晶層８の厚みが規定される。なおスペーサ１２は、このようなビーズ形状のスペーサ１２に代えて、柱形状のスペーサを適用してもよい。なおこのような柱形状のスペーサは、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することができる。

〔製造工程〕
図２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において、スパッタリング装置を使用したスパッタリングにより、下側積層体５Ｄ及び上側積層体５Ｕに係る基材６、１５にそれぞれ透明電極１１、１６を作製する。なおＩＰＳ方式による場合、透明電極１１、１６のうちの一方の作成が省略され、また他方の透明電極１１又は１６をパターンニングするパターンニング工程が設けられる。

続いてこの製造工程は、続く配向層作製工程ＳＰ３において、このようにして透明電極１１、１６を作製してなる基材６、１５にそれぞれ配向層１３、１７に係る塗工液を塗工して乾燥した後、加熱して硬化し、これにより配向層１３、１７の材料層を作製する。またこのようにして配向層１３、１７の材料層を作製してなる上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄに係る基材６、１５をラビング処理し、配向層１３、１７を作製する。なお配向層１３、１７に光配向層を適用する場合には、このようなラビング処理に係る工程に代えて光配向層に係る塗工液の塗工、露光の処理が実行される。

この製造工程は、続く積層一体化工程ＳＰ４において、上側積層体５Ｕ又は下側積層体５Ｄに液晶層８を囲む枠形状によりシール剤１９を塗工した後、スペーサ１２を配置する。続いて上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄを対向するように保持して積層した後、押圧し、その後、シール剤１９を硬化させて上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄを一体化する。なおこの硬化の処理は、例えば、紫外線の照射によりシール剤１９を半硬化させた後、加熱して熱硬化させることにより実行される。

続いてこの製造工程は、液晶注入工程ＳＰ５において、この積層一体化した上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄの間に、液晶材料を注入して液晶層８を作製する。また続くトリミング工程ＳＰ６において、液晶材料の注入に供した部位等を切り取った後、続く封止工程ＳＰ７において、トリミング工程による切り取りにより液晶材料が露出した部位を紫外線硬化性樹脂等による封止剤により封止し、これにより液晶材料の漏出を防止する。この製造工程は、このようにして液晶セル４を作製し、貼合工程ＳＰ８において、紫外線硬化性樹脂等の接着剤によりこの液晶セル４に直線偏光板２、３を貼り合せて調光フィルム１を作製する。

これらによりこの製造工程では、電極作製工程ＳＰ２、配向層作製工程ＳＰ３により、透明フィルム材による基材に透明電極、配向層を作製して第１の積層体を作製する第１の積層体作製工程と、透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を作製して第２の積層体を作製する第２の積層体作製工程とが構成される。

〔液晶注入工程〕
図３は、積層一体化工程により積層一体化された上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄによる積層体（液晶セル４に係る積層体である）５Ａの構成を示す平面図である。この実施形態では、積層一体化工程ＳＰ４において、液晶層８を作製する部位を囲む枠形状によりシール剤１９を塗工した後、スペーサ１２を配置して上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄを積層一体化することにより、この積層体５Ａに、スペーサ１２の厚みによる空隙８Ｂが形成される。調光フィルム１は、この空隙８Ｂに液晶材料を注入して液晶層８が作製される。

この実施形態では、矩形形状により液晶層８を形成するようにして、この矩形形状に係る１つの長辺のほぼ中央部分が局所的に外方に延出するように空隙８Ｂが形成され、これにより積層一体化工程では、この空隙８Ｂの外形形状に対応する形状によりシール剤１９が塗工される。

積層体１３Ａにおいては、このように局所的に外方に延出する空隙８Ｂの部位の上側積層体５Ｕ及び下側積層体５Ｄの一方に、空隙８Ｂに連通する貫通孔１９Ａが作製される。ここでこの貫通孔１９Ａは、液晶材料の注入口（これにより以下においては、適宜、注入口と呼ぶ）であり、この実施形態では、この貫通孔１９Ａを介して液晶材料を空隙８Ｂに注入して液晶層８を作製する。

ここで貫通孔１９Ａは、空隙８Ｂに連通するように作製されることにより、配向層作製工程において、配向層を作製した後、積層一体化工程において、積層するまでの間で、レーザの照射、打ち抜き等により作製される。

注入口１９Ａは、液晶材料を短時間で注入する観点からは大きな直径により作製することが望ましいように思われるものの、液晶層８に適用される液晶材料は粘度が高く、また空隙８Ｂの厚みが薄いことにより（２〜１０μｍ程度である）、余り直径を大きくしても注入時間を短縮する効果は少なく、却って製造過程における積層体５Ｄ又は５Ｕのハンドリング性を損ない、積層体５Ａの強度を損なう等の恐れがある。これにより注入口１９Ａは、直径１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の円形形状により、より好ましくは直径３ｍｍ以上６ｍｍ以下の円形形状により作製される。

また注入口１９Ａは、図４、図５、図６に示すように、複数設けるようにしてもよい。またこの複数の注入口１９Ａを、図４に示すように、空隙８Ｂに係る矩形形状による１辺に纏めて設けるようにしてもよく、図５に示すように、対向する２つの辺に設けるようにしてもよく、図６に示すように、空隙８Ｂに係る矩形形状による４つの辺に設けるようにしても良い。

液晶注入工程ＳＰ５は、チャンバ内に、注入口１９Ａが上側となる向きの平置きにより積層体５Ａを配置する。なおここで平置きは、積層体５Ａの面内方向を水平方向に保持する配置である。液晶注入工程ＳＰ５は、積層体５Ａを保持した状態で、チャンバ内の空気を排気する。またチャンバ内を充分に排気すると、注入口１９Ａに液晶材料を滴下した後、チャンバ内に空気を導入して常圧（大気圧）に戻す。これにより注入口１９Ａに滴下された液晶材料は、大気圧と、毛細管現象による圧力とにより、注入口１９Ａを介して空隙８Ｂに侵入することになる。

液晶注入工程ＳＰ５は、このように注入口１９Ａを介して空隙８Ｂに液晶材料が侵入して、注入口１９Ａに滴下した液晶材料が少なくなると、注入口１９Ａに液晶材料を滴下して追加する。なおこの液晶材料の追加の滴下においては、例えば各注入口１９Ａに滴下された液晶材料を撮像装置によりモニタして実行される。なお注入口１９Ａを囲むように、例えば紫外線硬化性樹脂、フォトレジスト材料等により土手を作製し、この土手により注入口１９Ａに液晶材料を保持する液晶材料の一次保持部を構成するようにして、注入口１９Ａへの繰り返しの液晶材料の追加の滴下を簡略化し、さらには省略してもよい。

このように平置きにより液晶材料を注入することにより、この実施形態では、液晶層に気泡が残存しないようにして、短時間で液晶材料を注入して液晶層を作製すことができる。

すなわち容器に液晶材料を保持するようにして、図３について上述した積層体５Ａを、注入口１９Ａが下側となる向きにより液晶材料の液面に対して垂直に保持する。この状態で、積層体を保持してなるチャンバを排気した後、積層体を降下させて注入口１９Ａを液晶材料に浸漬し、その後、チャンバ内を大気圧に戻し、これにより液晶材料の注入を試みた。なおこの試験では、液晶材料を注入する空隙８Ｂを、一辺が１００ｍｍの矩形形状により形成した。また空隙８Ｂは、厚み４μｍであった。この試験では、空隙８Ｂへの液晶材料の注入に約１１時間の時間を要した。またこの場合、試験した５個の全てにおいて、注入口１９Ａとは逆側の端部に、気泡の残留が確認された。

これに対してこの実施形態の注入手法によりこの試験材料に液晶材料を注入したところ、６時間で液晶材料の注入が完了した。なお試験した５個の試料のうちの２個で、注入口１９Ａとは逆側の端部に気泡の残留が確認され、これにより気泡の残留を低減できることが確認された。因みに、このような気泡の残留は、注入口１９Ａを複数設ける等により完全に防止することができる。

図７はトリミング工程ＳＰ６における処理の説明に供する図である。この実施形態では、符号２０により切り取り線を示すように、このように注入口１９Ａを設けてなる部位をトリミング工程で切り取った後、この切り取りにより液晶材料が露出する積層体５Ａの端面に封止剤を塗工して硬化させ、これにより液晶材料の漏出を防止する。

〔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、上述の実施形態を組み合わせることができ、さらには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、注入口を液晶材料を滴下した後、チャンバ内を大気圧に戻す場合について述べたが、本発明はこれに限らず、大気圧以上に与圧して、さらに液晶材料の注入を促進するようにしてもよい。

また上述の実施形態では、トリミング工程により注入口を作製した部位を切断した後、封止剤により封止する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、注入口を作製した部位の大きさを実用上十分に無視できる場合には、この部位の切断を中止し、例えば注入口に紫外線硬化性樹脂等を滴下して封止するようにしてもよい。

１ 調光フィルム
２、３ 直線偏光板
４ 液晶セル
５Ｄ 下側積層体
５Ｕ 上側積層体
５Ａ 積層体
６、１５ 基材
６Ａ、１５Ａ ハードコート層
８ 液晶層
８Ｂ 空隙
１１、１６ 透明電極
１２ スペーサ
１３、１７ 配向層
１９ シール剤
１９Ａ 注入口

Claims (4)

1. 透明フィルム材による基材に透明電極、配向層を作製して第１の積層体を作製する第１の積層体作製工程と、
   透明フィルム材による基材に少なくとも配向層を作製して第２の積層体を作製する第２の積層体作製工程と、
   前記第１及び第２の積層体を積層して一体化し、液晶材料を注入する部位が空隙である液晶セルに係る積層体を作製する積層一体化工程と、
   前記空隙に液晶材料を注入する液晶注入工程とを備え、
   さらに前記第１又は第２の積層体に貫通孔を作製して、前記空隙に連通する前記液晶材料の注入口を作製する貫通孔作製工程と、
   前記液晶注入工程後に、前記貫通孔が設けられた部位を切り取るトリミング工程と、
   前記トリミング工程により切り取られ、前記液晶材料が露出する部位に封止剤を塗工する封止工程とを備え、
   前記液晶注入工程は、
   前記注入口が上側となる向きにより、液晶セルに係る積層体を平置きにより保持した状態で、
   排気した環境で、前記注入口に前記液晶材料を滴下した後、大気圧以上により与圧し、前記液晶材料を前記空隙に注入する
   液晶セルの製造方法。
2. 前記貫通孔作製工程は、複数の前記貫通孔を作製する
   請求項１に記載の液晶セルの製造方法。
3. 複数の前記貫通孔は、前記空隙の対向する２つの辺に設けられる
   請求項２に記載の液晶セルの製造方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液晶セルの製造方法により液晶セルを作製する液晶セルの作製工程と、
   直線偏光板により前記液晶セルを挟持して調光フィルムを作製する調光フィルムの作製工程とを備える
   調光フィルムの製造方法。

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