特開 2023-179968 調光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023179968

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】調光装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1345 20060101AFI20231213BHJP

   G02F 1/137 20060101ALI20231213BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALN20231213BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1345

G02F1/137

G02F1/1333

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022092960

(22)【出願日】2022-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】吉野 昌明

【テーマコード（参考）】

2H088

2H092

2H189

【Ｆターム（参考）】

2H088EA34

2H088GA10

2H088HA02

2H088HA07

2H092GA41

2H092GA44

2H092GA45

2H092GA48

2H092GA50

2H092GA55

2H092HA04

2H092HA25

2H092NA11

2H092PA06

2H092QA15

2H189AA04

2H189AA78

2H189AA83

2H189HA06

2H189HA11

2H189LA04

2H189LA09

(57)【要約】

【課題】調光装置のＦＰＣ近傍での発熱を抑制する上で好適な放熱構造を有する調光装置を提供することを課題とする。
【解決手段】印加電圧に応じて不透明状態と、透明状態とを切り替え可能な調光シートと、調光シートを外部電源に接続するための電源接続部と、からなる調光装置であって、
前記調光シートは、液晶組成物を含む調光層と、前記調光層に電圧を印加する透明電極層が形成された一対の透明導電フィルムに挟持されてなる構成であり、
前記電源接続部は、前記一対の透明導電フィルムの端部にそれぞれ形成された第１および第２の電源接続部からなり、前記透明電極層とＦＰＣとをＡＣＦを介して電気的に接続しつつ、機械的に接着された構造を有し、
前記ＦＰＣ近傍において、電圧印加時に発生する熱を外部に放出する放熱手段を備えることを特徴とする調光装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

印加電圧に応じて不透明状態と、透明状態とを切り替え可能な調光シートと、調光シートを外部電源に接続するための電源接続部と、からなる調光装置であって、
前記調光シートは、液晶組成物を含む調光層と、前記調光層に電圧を印加する透明電極層が形成された一対の透明導電フィルムに挟持されてなる構成であり、
前記電源接続部は、前記一対の透明導電フィルムの端部にそれぞれ形成された第１および第２の電源接続部からなり、前記透明電極層とＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）とをＡＣＦ（異方性導電膜）を介して電気的に接続しつつ、機械的に接着された構造を有し、
前記ＦＰＣ近傍において、電圧印加時に発生する熱を外部に放出する放熱手段を備えることを特徴とする調光装置。

【請求項2】

前記放熱手段は、前記ＦＰＣ上に設けられた薄膜状の放熱部を有し、前記放熱部を介してＦＰＣ近傍に発生する熱を放出することを特徴とする請求項１に記載の調光装置。

【請求項3】

前記放熱部は、金または銀のペーストを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の調光装置。

【請求項4】

前記放熱部は、前記ＦＰＣと同等以下の厚みであることを特徴とする請求項１または３に記載の調光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶方式の調光シートと、その調光シートを外部電源に接続するためのＦＰＣを備える調光装置において、特に、ＦＰＣ近傍において、電圧印加時に発生する熱を放熱する構造を備える調光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば窓に貼り付けて外来光の透過を制御する液晶パネルを用いた調光シートに関する工夫が種々に提案されている。調光シートとして、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ
Ｏｘｉｄｅ）による透明電極間に保持された液晶層を備え、透明電極に印加する電圧により液晶層に含まれる液晶分子の配向状態を変化させて、入射した光を散乱する不透明状態（あるいは白濁状態）と、入射した光を透過する透明状態とを切り替え可能に構成されるタイプが例示される（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

こうした調光シートと、透明電極層を電源に接続するための電源接続部とから、調光装置が構成される。外部電源から給電するための電源接続部として、低コストで簡便な構造として、透明電極層とＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）とをＡＣＦ（異方性導電膜）を用いて電気的に接続しつつ、機械的に接着することで配線を引き出す構造も採用されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１８７７７５号公報

【特許文献2】特許第６４３９０２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような、ＦＰＣとＡＣＦを用いた外部電源への調光シートの接続では、従来のはんだを介してリード線に連結する構造に比べて、接続部の温度上昇が顕著であり高温になりやすいという実態が確認されている。

【0006】

また、大面積の調光シートでは、ＦＰＣからの距離に応じた電圧降下を回避するため、高電圧で印加する必要がある。そのため、調光シートには、外部電源に接続されたＦＰＣから過大な電流が流れ込みやすく、ＦＰＣ近傍（図４のｈ部分など）が発熱し易いという実態は火傷等起こす可能性があるため、大面積の調光シートにおいて特に問題である。そのため、図４に示すように、片面に配線部を有するＦＰＣを多数個実装したり、大型化を図り低抵抗化を図ることで高温化を抑制している。

【0007】

しかし、ＦＰＣの大型化や多数個実装構造は、調光装置を大きくすることになり、外形の大きさが大きくなってしまい、コンパクトな構造への要望に対応できない。そのため、外形をコンパクトに納め、ＦＰＣ近傍の高温化を確実に防止する構造が求められている。

【0008】

本発明は、大面積の調光シートの透明電極層の全面を一様に駆動する場合において、調光装置の小型化が可能であり、ＦＰＣ近傍での不要な発熱を抑制する上で好適な放熱構造を有する調光装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するための手段として、本発明の第１の態様は、
印加電圧に応じて不透明状態と、透明状態とを切り替え可能な調光シートと、調光シートを外部電源に接続するための電源接続部と、からなる調光装置であって、
前記調光シートは、液晶組成物を含む調光層と、前記調光層に電圧を印加する透明電極層が形成された一対の透明導電フィルムに挟持されてなる構成であり、
前記電源接続部は、前記一対の透明導電フィルムの端部にそれぞれ形成された第１および第２の電源接続部からなり、前記透明電極層とＦＰＣとをＡＣＦを介して電気的に接続しつつ、機械的に接着された構造を有し、
前記ＦＰＣ近傍において、電圧印加時に発生する熱を外部に放出する放熱手段を備えることを特徴とする調光装置である。

【0010】

また、第２の態様は、
前記放熱手段は、前記ＦＰＣ上に設けられた薄膜状の放熱部を介してＦＰＣに発生する熱を放出する構成でもよい。

【0011】

また、第３の態様は、
前記放熱部は、金または銀のペーストを含んでいてもよい。

【0012】

また、第４の態様は、
前記放熱部は、前記ＦＰＣと同等以下の厚みであってもよい。

【0013】

前記電源接続部は、前記調光シートの端部の矩形状フィルムの同一辺にあり、第１および第２の電源接続部と接続するＦＰＣは対向せずに同一辺内で離間して配置されている構成が好ましい。そして、第１および第２の電源接続部が形成される領域が矩形状の調光シートの一辺に集約されるのが好ましい。

【0014】

前記ＦＰＣの放熱部は、ＦＰＣの接続端子となる導体パターンの上および、ＦＰＣの外部に延出した箇所に形成され、粘着剤により接合されている構成でも良い。粘着剤は熱伝導性が高い特性を有することが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

大面積の調光シートの透明電極層の全面を一様に駆動する場合において、ＦＰＣ上に放熱部が形成されることによって、調光装置の小型化が可能であり、調光装置の電源接続部におけるＦＰＣ近傍での発熱を抑制する上で好適な放熱構造を有する調光装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る調光装置の構成概略を説明する正面図。

【図2】本発明の調光装置の一方の面に形成された電源接続部の概略断面図。

【図3】本発明の調光装置の他方の面に形成された電源接続部の概略断面図。

【図4】従来の調光装置の正面図。

【図5】本発明の放熱部が形成されたＦＰＣの斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、図面は模式的なものであり、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0018】

本発明の一実施形態に係る調光装置の構成例について、図面を参照して説明する。図において、一方の面と他方の面は互いに区別して、それぞれに符号Ａ、Ｂを添えて表示する。図１は、本発明の一実施形態に係る調光装置の正面図であるが、図１が示すように、調光装置１０は、大面積での使用形態にあたって、例えば、窓ガラス等の透明板３０に取り付けられる。調光装置１０は、フレキシブルで薄い材料が主体であり、可撓性に富む。支持基材は、ガラスや樹脂等からなる透明な板状の部材であって平面状であってもよいし曲面状でもよい。透明板２０は、窓ガラス以外にパーテーションやガラス壁等の建材であってもよいし、自動車の窓ガラス等の車両用部材であってもよい。

【0019】

調光装置１０は、略矩形形状を有しており、調光装置１０の大半を占める調光シート１１と、調光シート１１の端部に形成された第１および第２の電源接続部１６Ａ、１６Ｂとを備える。調光シート１１は、調光層（液晶層）１２と、調光層１２に電圧を印加する一対の透明電極層１３Ａ、１３Ｂに挟持されてなる構成である。透明電極層１３Ａには外部電源１８Ａから給電するための第１の電源接続部１６Ａが接続され、透明電極層１３Ｂには外部電源１８Ｂから給電するための第２の電源接続部１６Ｂが接続されている。

【0020】

調光層１２は、液晶組成物を含む。例えば、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、カプセル型ネマティック液晶（ＮＣＡＰ：Ｎｅｍａｔｉｃ Ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｐｈａｓｅ）等から構成される。例えば、高分子ネットワーク型液晶は、３次元の網目状を有した高分子ネットワークを備え、高分子ネットワークが有する空隙に液晶分子を保持する。調光層１２が含む液晶分子は、例えば、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、ビフェニル系、ターフェニル系、安息香酸エステル系、トラン系、ピリミジン系、シクロヘキサンカルボン酸エステル系、フェニルシクロヘキサン系、ジオキサン系の液晶分子である。

【0021】

調光層１２に電圧を印加する一対の透明電極層１３Ａ、１３Ｂの各々は、導電性を有する透明な層である。透明電極層１３Ａ、１３Ｂを構成する材料としては、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化スズ、酸化亜鉛、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）を含むポリマー等が挙げられる。透明電極層１３Ａ、１３Ｂの好適な厚さは略８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。

【0022】

液晶素子を調光層として用いる調光シート１１には、その使用態様により、ノーマルモードとリバースモードの二種が知られている。ノーマルモードとは、電圧印加（ＯＮ）により透過状態となり、電圧除去（ＯＦＦ）により散乱状態となるモードを言う。また、リバースモードとは、電圧除去（ＯＦＦ）により透過状態となり、電圧印加（ＯＮ）により散乱状態となるモードを言う。

【0023】

ノーマルモードの調光シート１１では、透明電極層１３Ａ、１３Ｂに駆動電圧が印加されていないとき、液晶分子の長軸方向の向きは不規則である。そのため、調光層１３に入射した光は散乱し、調光領域は白濁して見える。すなわち、調光層１３に駆動電圧が印加されていないとき、調光領域は不透明である。一方、透明電極層１３Ａ、１３Ｂに駆動電圧が印加されると、液晶分子が配向され、液晶分子の長軸方向が透明電極層１３Ａ、１３Ｂ間の電界方向に沿った向きとなる。その結果、調光層１２を光が透過しやすくなり、調光領域は透明となる。

【0024】

図１に示すように、第１および第２の電源接続部１６Ａ、１６Ｂは、調光シートの一辺に沿って、調光シート１１の端部に位置する。第１および第２の電源接続部１６Ａ、１６Ｂが配置される上記一辺は矩形のいずれの辺であってもよく、透明板３０や駆動回路（不図示）の配置等に応じて設定されればよい。また、電源接続部１６Ａ、１６Ｂは、上記一辺の中央部を含む位置に配置されてもよいし、図１に示すように、上記一辺の端部を含む
位置に配置されてもよい。そして、電源接続部１６Ａ、１６Ｂは、絶縁性樹脂層の表面に、銅等の金属薄膜をパターニングして構成されたリード線（不図示）を備え、リード線は、調光シート１１の外側に延び、駆動回路に接続されている。

【0025】

また、電源接続部１６Ａ、１６Ｂが接続する透明電極層１３Ａ、１３Ｂの該当する箇所にあたる他方の透明電極層の一部（それぞれ透明電極層１３Ｂの一部、透明電極層１３Ａの一部）は、カットされて除去されて、電源接続部１６Ａ、電源接続部１６Ｂは、調光層１２および他方の透明電極層から露出する領域に接続されている。

【0026】

図を用いて電源接続部の詳細を説明する。図２および図３は、図１のａ－ａ線、ｂ－ｂ線に沿った断面図である。透明電極層１３Ａは、接着層３５を介して透明板３０に貼り付けられており、透明電極層１３Ａは、調光層１２の一方の面に接し、第１の電源接続部１６Ａは、透明電極層１３Ａのなかで調光層１２および他方の透明電極層１３Ｂから露出する領域に接続されている。また、他方の透明電極層１３Ｂは、調光層１２の他方の面に接している。第２の電源接続部１６Ｂは、透明電極層１３Ｂのなかで調光層１２および他方の透明電極層１３Ａから露出する領域に接続されており、透明板３０と対向する。

【0027】

第１および第２の電源接続部１６Ａ、１６Ｂは、透明電極層１３Ａ、１３Ｂに接合された導電性接着層であるＡＣＦ１９Ａ、１９Ｂと、ＡＣＦ１９Ａ、１９Ｂによって接合されたフレキシブルプリント基板ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂとを備える。さらに、ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂの上には放熱部２０Ａ、２０Ｂが形成されている。そして、放熱部２０Ａ、２０Ｂは、ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂの外部にまで延出した箇所にも形成され、延出した箇所は粘着剤により透明電極層１３Ａ、１３Ｂと接合されている。

【0028】

第１および第２の電源接続部１６Ａ、１６Ｂは、さらに、ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂに接続されたリード線とを備える。リード線は、外部電源１８Ａ、１８Ｂから供給される電圧を駆動電圧に変換する駆動回路に接続され、電源接続部１６Ａ、１６Ｂを通じて、透明電極層１３Ａ、１３Ｂに駆動電圧が印加される。

【0029】

ＡＣＦ１９Ａ、１９Ｂは、熱硬化性又は熱可塑性の樹脂シート材料である。自身が接着性を持つ場合もあるこの樹脂シート材料をＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂの端子部と給電領域の透明電極層１３Ａ、１３Ｂ表面との間に設置して、加熱圧着しながら樹脂を硬化又は成形する。これにより加熱圧着箇所となる厚さ方向では導通をとることができる。ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂは、ポリイミド等の絶縁性樹脂から構成された柔軟性を有する基材である絶縁性樹脂層の表面に、銅等の金属薄膜をパターニングして構成されたリード線を備えており、外部電源１８Ａ、１８Ｂからの調光シート１１への給電を受け持つ。

【0030】

本発明での課題「ＦＰＣ近傍での発熱」は、ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂの接続端子の近傍（図４のｈ）に集中する傾向が高い。そのため、図１に示すように、電源接続部１６Ａ、１６Ｂに、ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂ、ＡＣＦ１９Ａ、１９Ｂを覆う様に放熱性の高い材料、例えば金または銀ペーストを含んだ材料を用いてなる放熱部２０Ａ、２０Ｂを形成した放熱構造を持たせることで、透明電極層とＦＰＣとの接続部での発熱を抑えることができる。

【0031】

また、金または銀ペーストを含んだ材料を用いてなる放熱部２０Ａ、２０Ｂを、電源接続部１６Ａ、１６Ｂ上に形成してから、ＡＣＦ１９Ａ、１９Ｂを介してＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂを接合すると、ＡＣＦ１９Ａ、１９Ｂの導電粒子が放熱部２０Ａ、２０Ｂに埋没したり、ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂの位置決めが困難になるので、本発明においては、電源接続部１６Ａ、１６Ｂに、ＡＣＦ１９Ａ、１９Ｂを介してＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂを接合した後に、ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂを覆うように、放熱部２０Ａ、２０Ｂを形成することによって、上記の問題を解消した。

【0032】

ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂの放熱部２０Ａ、２０Ｂは、ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂを覆う領域だけでなく、ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂの外部に延出した領域にも同時に形成されることが好ましい。そして、外部に延出した領域は、粘着剤により透明電極層１３Ａ、１３Ｂと接合される。粘着剤は熱伝導性が高い特性を有することが好ましい。放熱部２０Ａ、２０Ｂが、ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂを覆うように形成されると、放熱部２０Ａ、２０Ｂ自体が電極の役割を果たし、ＦＰＣ１７Ａ、１７Ｂから電源接続部１６Ａ、１６Ｂへ流れた電流が、また放熱部２０Ａ、２０Ｂにも流れ込むことで電流が拡散され、その結果放熱の効果が上がることになる。

【0033】

また、放熱部は、ＦＰＣと同等の厚み以内であることが望ましい。放熱部の厚みがＦＰＣと同等以内であると、ＦＰＣ上に形成された放熱部が、対向基板に付着して不要な導通が起こることを避けられるためである。

【0034】

図５は、ＦＰＣ１７Ａの構造例を示す斜視図である。ポリイミド等のベースフィルムに形成された銅箔等の導電性金属層をパターニングしてなる配線部の終端が接続端子２５である。接続端子２５の並列箇所近傍に発熱部ｈが集中する傾向が高いことから、接続端子２５が並列した上部の矩形状に延出した箇所に、薄膜状の放熱部２０Ａを形成している。薄膜状の放熱部２０Ａは、粘着剤による貼り付けのほか、印刷、蒸着等によって形成してもよい。ＦＰＣ１７Ａに形成された配線部の終端にある接続端子２５はＡＣＦ１９Ａを介して熱圧着により接合され、ＦＰＣ１７Ａの上部に形成された放熱部２０Ａは粘着剤により接合される。

【0035】

放熱部は、放熱性の高い金または銀ペーストを含んだ材料を含み、ＦＰＣ１７Ａの配線の先端部上に形成された放熱部２０Ａが発熱部ｈの熱を吸収して、粘着剤→ＦＰＣ１７Ａ（接続端子２５）→ＡＣＦ１９Ａ→リード線の順に伝熱して、電源接続部１６ＡのＦＰＣ１７Ａ近傍で生じた熱が放出される。

【0036】

以上から、本発明によれば、大面積の調光シートの透明電極層の全面を一様に駆動する場合において、ＦＰＣ上に放熱部が形成されることによって、調光装置の小型化が可能であり、調光装置の電源接続部におけるＦＰＣ近傍で生じた熱が放出されるので、発熱を抑制する上で好適な放熱構造を備えた調光装置を提供することが可能である。

【符号の説明】

【0037】

１０・・・光装置
１１・・・調光シート
１２・・・調光層
１３Ａ、１３Ｂ…透明電極層
１６Ａ・・・第１の電源接続部
１６Ｂ・・・第２の電源接続部
１７Ａ、１７Ｂ・・・ＦＰＣ
１８Ａ、１８Ｂ・・・外部電源
１９Ａ、１９Ｂ・・・ＡＣＦ
２０Ａ、２０Ｂ・・・放熱部
２５・・・接続端子
３０・・・透明板
３５・・・粘着剤
ｈ・・・ＦＰＣ近傍の発熱部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】