(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶セルを含み、光の透過を制御する色素ドープ液晶ウィンドウであって、
液晶セルは、それぞれ０．０２ｍｍ〜０．７ｍｍ厚である２枚のガラスシートを含み、
ガラスシートは、ホウケイ酸ガラスから作製され、
液晶セルは、１および１００ｍの間の第１曲率半径Ｒ１を有し、
最も低い熱膨張係数を有するガラスシートの熱膨張係数は、最も高い熱膨張係数を有するガラスシートのそれぞれの係数から、５０％以下で異なり、ただし、％による相違は、最も高い係数を有するガラスシートの係数に対して相対的に表す、色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項２】
太陽光の透過を制御する、請求項１に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項３】
液晶セルは、それぞれ０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍ厚である２枚のガラスシートを含む、請求項１に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項４】
液晶セルは、１および１０ｍの間の第１曲率半径Ｒ１を有する、請求項１に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項５】
液晶セルは、２および８ｍの間の第１曲率半径Ｒ１を有する、請求項４に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項６】
２枚のガラスシートは、２方向に曲がっている、請求項１に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項７】
第２曲率半径Ｒ２は、第１曲率半径Ｒ１の１０倍より高い、請求項６に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項８】
液晶セルは、１０および１００ｍの間の第２曲率半径Ｒ２を有する、請求項６に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項９】
第２曲率半径Ｒ２の曲軸は、第１曲率半径Ｒ１の曲軸に直交する、請求項６に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項１０】
固体材料で作製される第３シートを含む、請求項１に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項１１】
第３シートは、１方向以上に曲がっている、請求項１０に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項１２】
第３シートは該ウィンドウの外側に配置される、請求項１０に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項１３】
第３シートはガラスから作製され、０．７ｍｍおよび８ｍｍの間の厚さを有する、請求項１０に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項１４】
第３シートは物理的および／または化学的強化ガラスから作製される、請求項１０に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項１５】
第３シートはポリマー材料から作製される、請求項１０に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項１６】
積層材料または接着剤を用いて、第３シートは液晶セルのガラスシートの一方に取り付けられている、請求項１０に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項１７】
積層材料は偏光フィルターを含み、偏光フィルターは、該ウィンドウの暗状態における色素の色素吸収軸に偏光フィルターの吸収方向が直交する配向である、請求項１６に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項１８】
液晶セルを含む色素ドープ液晶ウィンドウであって、
液晶セルは、それぞれ０．０２ｍｍ〜０．７ｍｍ厚である２枚のガラスシートを含み、
ガラスシートは、ホウケイ酸ガラスから作製され、
液晶セルは、１および１００ｍの間の第１曲率半径Ｒ１を有し、
色素ドープ液晶ウィンドウは、固体材料で作製される第３シートを含み、
第３シートはガラスから作製され、０．７ｍｍおよび８ｍｍの間の厚さを有する、色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項１９】
液晶セルを含む色素ドープ液晶ウィンドウであって、
液晶セルは、それぞれ０．０２ｍｍ〜０．７ｍｍ厚である２枚のガラスシートを含み、
ガラスシートは、ホウケイ酸ガラスから作製され、
液晶セルは、１および１００ｍの間の第１曲率半径Ｒ１を有し、
色素ドープ液晶ウィンドウは、固体材料で作製される第３シートを含み、
第３シートは物理的および／または化学的強化ガラスから作製される、色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項２０】
第３シートは、１方向以上に曲がっている、請求項１８または１９に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項２１】
第３シートは該ウィンドウの外側に配置される、請求項１８または１９に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項２２】
積層材料または接着剤を用いて、第３シートは液晶セルのガラスシートの一方に取り付けられている、請求項１８または１９に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項２３】
積層材料は偏光フィルターを含み、偏光フィルターは、該ウィンドウの暗状態における色素の色素吸収軸に偏光フィルターの吸収方向が直交する配向である、請求項２２に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項２４】
色素がドープされた液晶材料層は、１０μｍ〜５０μｍの厚さを有する、請求項１、１８または１９に記載の色素ドープ液晶ウィンドウ。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれか１項に記載の色素ドープ液晶ウィンドウを製造する方法であって、
１）ガラスシートの色素ドープ液晶層に面する側に取り付けられた電極を有し、それぞれ０．０２ｍｍ〜０．７ｍｍ厚の２枚のガラスシートの間に位置する色素ドープ液晶層を備える色素ドープ液晶セルを組み立てる工程と；
３）予め湾曲した支持体（ただし第３シートが存在する場合、予め湾曲した支持体は第３シートと異なるものである。）を使用して、組み立てられた色素ドープ液晶セルを１方向に曲げる工程と
を含む方法。
【請求項２６】
工程１）の後であって工程３）の前に、
２）ＵＶ接着剤または粘着剤でガラスシートのエッジを安定化する工程
を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
工程３）において予め湾曲した支持体は、ポリマーまたはガラス製である請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
工程３）の後に、
４）予め湾曲した支持体を使用して、セルを第２方向に曲げる工程
を含む請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
工程４）において予め湾曲した支持体は、ポリマーまたはガラス製である請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
工程３）または存在するのであれば工程４）の後に、
５）接着または積層の全プロセスが完了するまでセルを予め湾曲した支持体内に保持し、セルが曲がった状態にセルを固定する工程
を含む請求項２５〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
工程５）において、予め湾曲した支持体に対し接着または積層してセルが曲がった状態にセルを固定する請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
工程５）において予め湾曲した支持体は、ポリマーまたはガラス製である請求項３０または３１に記載の方法。
【請求項３３】
予め湾曲した支持体は曲がったガラスシートであり、曲がったガラスシートは化学的および／または物理的強化ガラスで作製する、請求項２５〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
車、トラック、列車もしくは車両、または建物の装飾が施された部分、または外面において、太陽光の透過を制御するための、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の色素ドープ液晶ウィンドウの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下に記載する発明は、強靭および軽量で１方向または２方向に屈曲可能なスイッチ可能液晶（ＬＣ：ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）ウィンドウに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶系スイッチ可能ウィンドウは、従来の遮光手段に勝る幾つかの利点を提供する：それらは騒音を立てずに素早くスイッチし、小型である。そのような窓の特定の実施形態は、色素をドープした液晶スイッチ可能ウィンドウである。このタイプの窓では、色素は主吸収軸を有しており、液晶を配向することで吸収軸の配向を制御できる。色素の吸収軸が窓の平面内にある場合、窓は低透過性または暗状態になる。色素の吸収軸が窓の平面に対して垂直である場合、窓は高透過性または明状態になる。
【０００３】
色素をドープした液晶系ウィンドウの不具合は、２枚の基板の間にスイッチ可能層を封入する必要があり、特性の平坦性、剛性、強度、光学的透明性および熱挙動について、これらの基板の特性を厳しく制御することである。２種類の最も一般的な基板は、ガラスおよびポリマーである。ガラスはバリア特性、剛性、透明性および耐擦傷性に優れるため、通常、ポリマーよりもガラスが好ましい。ガラス基板の不具合は、ガラス基板は重く、１方向または２方向に限られただけしか曲げることができず、熱または物理的ストレスによる破損に対して強度が限られているということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０５２８３８号公報
【特許文献２】国際特許出願公開第２００４／０１３０６０号公報
【特許文献３】ドイツ国特許出願公開第１０２００６０４２５３８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１５６７８４号公報
【特許文献５】ドイツ国特許出願公開第３３３０３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はガラス系色素ドープＬＣスイッチ可能ウィンドウを提供して、これらの課題を克服する。
【０００６】
軽量で強靭および／または屈曲した色素ドープＬＣセルを作製する従来法は、ポリマー基板の使用である。例えば、米国特許出願公開第２００３／０５２８３８号公報（特許文献１）には、二重に湾曲した色素ドープＬＣデバイスを熱可塑性ポリマー基板から作製する方法が記載されている。良好な長期バリア性および高寿命安定性を有する熱可塑性ポリマーを得ることは非常に困難であり、従って高価である。従って、これは高価な手法である。
【０００７】
国際特許出願公開第２００４／０１３０６０号公報（特許文献２）には、「プラスチック  オン  ガラス」、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアミド、ポリカーボネートおよびポリプロピレンの群からのフレキシブル基板上の液晶系スイッチ可能ウィンドウが記載されている。
【０００８】
ドイツ国特許出願公開第１０２００６０４２５３８号公報（特許文献３）には、少なくとも薄いガラスおよび厚いガラスを、薄いガラス上の機能化されており潜在的にスイッチ可能な層と組み合わせることが記載されている。この発明は、その複合体の所望の強度を得るために、最小限の厚さの厚い層上に透明な調製物を置く。これは、複合体全体が所望以上に重くなり得るとの欠点を有する。
【０００９】
特開２０１０−１５６７８４号公報（特許文献４）には、ガラスから作製され湾曲したＬＣディスプレイが記載されている。この場合、２枚のガラスシートの一方はＴＦＴアレイを備える一方で、他方のガラスシートはカラーフィルターを有しており、液晶は色素を含有しない。ＴＦＴアレイは組立てが複雑で、従って、デバイスに余分なコストをもたらす。更に、ＬＣ層中に色素が存在していないため２枚の偏光子の使用が必要となり、デバイスが複雑および高価になる。
【００１０】
ドイツ国特許出願公開第３３３０３０５号公報（特許文献５）には、内側にＩＴＯ電極がコートされた２枚の比較的厚いガラスシートと、配向層と、２枚のガラスシートの間の色素ドープＬＣ材料層との層構造を含むスイッチ可能ウィンドウが開示されている。しかしながら、そのような構造を破損なしで実際に曲げることは不可能であり、構造は比較的重い。
【００１１】
ドイツ国特許出願公開第３３３０３０５号公報（特許文献５）と比較して、ドイツ国特許出願公開第１０２００６０４２５３８号公報（特許文献３）には、更なる特徴として、更に厚いガラスシートへのＬＣセルを積層することが開示されている。しかしながら、ドイツ国特許出願公開第３３３０３０５号公報（特許文献５）のように、得られる構造は比較的重く、損傷なく実質的に曲げることはできない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、選択されたガラスのタイプと、ゲスト−ホスト色素ドープ液晶ウィンドウを構築する層との構成から成り、屈曲可能で強靭および軽量な窓を作製する。この窓は請求項１に従って定義され、その好ましい実施形態を以下に列記する。
【発明の効果】
【００１３】
ポリマーは脆性が低く、従って、容易に加工できるため、この技術的課題を解決するためには、当業者はガラスよりもポリマー基板を選ぶであろう。ガラスは、屈曲可能な材料と一般的に考えられている材料ではない。特に、それぞれが厳密な厚みの許容範囲を有する複数の層の重層体を曲げることができるとは当業者にとって予想外である。
【００１４】
特性の点で本発明の解決法に最も近いのは、ポリマーフィルム上に堆積された保護（即ち、例えば、シリコン酸化物などのハードコート）層を有するポリマーフィルムである。しかしながら、完全なガラス基板と比較して、堆積されたポリマーフィルムは劣った特性（平坦性、強度、水分移動）を有する。一方、本発明は、ガラス基板が平坦度、剛性および長期耐久性に優れるとの利点を有する。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態を、図面で例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明によるスイッチ可能ＬＣウィンドウの第１実施形態を示す。
【図２】図２は、本発明によるスイッチ可能ＬＣウィンドウの第２実施形態を示す。
【図３】図３は、窓が曲がっている本発明によるスイッチ可能ＬＣウィンドウの第３実施形態を図示するものである。
【図４】図４は、窓が２方向に曲がっている本発明によるスイッチ可能ＬＣウィンドウの実施形態を図示するものである。
【図５】図５は、実施例１による本発明のＬＣセルの構築を示す。
【図６】図６は、比較例１による窓ユニットの構築を示す。
【図７】図７は、比較例２による窓ユニットの構築を示す。
【図８】図８は、比較例３による窓ユニットの構築を示す。
【符号の説明】
【００１７】
図中において、符号は以下の通りである。
【００１８】
１  機能層
２  ガラスシート
３  電極、好ましくは配向層でコートされている
４  色素ドープ液晶材料
５  電極、好ましくは配向層でコートされている
６  機能層
７  ガラスシート
８  積層材料
９  第３シート、好ましくはガラスまたはポリマー製
１０  ０．３ｍｍのホウケイ酸ガラスのガラスシート、ＩＴＯを内側にコートし、内側を配向層でコート
１１  ＬＣ−色素混合物
１２  ４ｍｍソーダ石灰フロートガラスのガラスシート
１３  アルゴン充填空間
１４  ３ｍｍのソーダ石灰フロートガラス、ＩＴＯを内側にコートし、内側を配向層でコート
１５  ＰＶＢ箔
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の最も基本的な実施形態は液晶セルを含む色素ドープ液晶ウィンドウであり、ただし、液晶セルは、それぞれ０．０２ｍｍ〜０．７ｍｍ厚の２枚のガラスシート（２、７）を含む。ガラスシートは、好ましくは、２層の電極層（３、５）でコートされており、いずれもガラスシートの内側であり、２枚のガラスシート間の内部空間を向いている。内部空間は、色素ドープ液晶材料（４）の層で充填されている。
【００２０】
図１は、本発明によるスイッチ可能ＬＣウィンドウの第１実施形態を示す。本実施形態では、層１、２、３、４、５、６および７は、この順に互いの最上に配置されている。
【００２１】
符号４は、色素ドープ液晶材料を含む層である。当業者は、この目的のために使用できる種々多数の材料を了知している。例えば、国際特許出願公開第２００９／１４１２９５号公報、国際特許出願公開第２０１４／０９０３６７号公報、国際特許出願公開第２０１４／０９０３７３号公報、未公開欧州特許出願第１３００２７１１．３号、未公開欧州特許出願第１３００５９１８．１号、未公開欧州特許出願第１４０００１４１．３号、未公開欧州特許出願第１４００１３３５．０号および未公開欧州特許出願第１４１５４０８７．２号の詳細な説明および実施例、好ましくは実施例に列記される材料である。好ましくは、色素ドープ液晶層は３μｍ〜５０μｍ、好ましくは３および４０μｍの間、特に好ましくは５μｍおよび２５μｍの間の厚さを有する。
【００２２】
符号３および５は電極である。好ましくは、これらは、ＩＴＯ、ＦＴＯなどの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）または同様の材料から作製される透明電極である。好ましくは加えて、電極は、色素ドープ液晶層を向く側の電極上に配置される液晶配向膜を含む。そのような配向層は、好ましくは、ポリイミドまたはポリビニルアルコールから作製し、好ましくは配向特性を得るために、一方向にラビング処理を施す。そのような配向層の例は、ＪＳＲ社から購入できる材料ＡＬ−１０５４である。
【００２３】
符号２および７は、０．０２ｍｍ〜０．７ｍｍの厚さを有するガラスシートである。好ましくは、ガラスシートは、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラスまたはソーダ石灰ガラスから作製される。ガラスは、好ましくは、低熱膨張係数を有するガラスである。特に好ましくは、ガラスの熱膨張係数は、２×１０−６／Ｋおよび５×１０−６／Ｋの間である。そのようなタイプのガラスは、ショット社またはコーニング社などの企業から商業的に入手可能である。違いを示すと、普通のガラスは６×１０−６／Ｋおよび１×１０−５／Ｋの間の係数を有する。材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、例えば、供給メーカーであるパーキンエルマー社またはティー・エイ社製の熱機械分析装置（ＴＭＡ）で、幾何学的変形を測定して決定できる。厳密な方法は、パーキンエルマー社が２０１３年に刊行したアプリケーションノート「Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ＴＭＡ  ４０００（熱分析：ＴＭＡ４０００を使用する熱膨張係数の測定）」に記載されており、ハードコピーとしておよびパーキンエルマー社のウェブサイトで提供されている。
http://www.perkinelmer.com/CMSResources/Images/44-154298011175_01%20APP.pdf.
本発明の好ましい実施形態によれば、２枚のガラスシート２および７は、いずれも１方向以上、好ましくは２方向以上で曲がっている。ガラスシートは、ガラスシートが互いに平行を保つように、即ち、構造全体の領域に渡って互いに一定の距離にあるように曲げられる。
【００２４】
符号１および６は、機能層である。そのような層は本発明では任意であるが、ある一定の状況下では好ましく、例えば、ＵＶカットフィルター、ＩＲカットフィルター、反射防止層または酸化シリコンもしくは酸窒化シリコンなどのバリア層である。また、ガラスシート２の外側に配置する代わりに、機能層１をガラスシート２および電極３の間に配置することもできる。また、ガラスシート７および電極５の間に配置する代わりに、機能層６をガラスシート７の外側に配置することもできる。
【００２５】
図２は、本発明によるスイッチ可能ＬＣウィンドウの第２実施形態を示す。第２実施形態は、図１による実施形態が、それを、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＴＰＵ（熱可塑性ウレタン）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などの適切な積層材料８と共に、第３シート９に積層して更に強化されることを特徴とする。積層材料は、好ましくは、材料の箔またシートの形態で存在する。図２による実施形態では、層１、２、３、４、５、６、７、８および９は、この順に互いの最上に配置されている。
【００２６】
好ましい一実施形態によれば、積層材料８は、可視光用の偏光フィルターおよび／またはＵＶ遮断機能のフィルターを備えてよい。この場合、それぞれフィルターを積層材料箔の間のシートとして配置することが好ましい。
【００２７】
偏光フィルターを使用する場合、偏光フィルターの吸収方向を、好ましくは、液晶色素層が暗状態にある場合の液晶色素層4中の色素の吸収軸の方向に対して垂直に向ける。これは、窓のスイッチコントラストを著しく増大する効果がある。更に、それは、デバイスの暗状態が著しく低い透過率を有する効果がある。
【００２８】
ある一定の条件下で好ましい代替の実施形態では、図１による構造を第３シート９に積層する代わりに接着できる。適切な材料は、３Ｍ社ＣＥＦ８１８７などの感圧接着剤（ＰＳＡ）またはロックタイト社３１９５などの液体で光学的に透明な接着剤でよく、両者とも商業的に入手可能である。
【００２９】
第３シート９は、好ましくは、ガラスで作製する。この場合、第３シート９は、好ましくは、０．７および８ｍｍの間、好ましくは１ｍｍおよび６ｍｍの間の厚さを有する強化ガラスで作製する。好ましくは、ガラスシート９は、コーニング社ゴリラガラス、ショット社センセーションガラスまたは旭硝子社ドラゴントレイルなどの強化ガラスである。強化ガラスとしては、化学的強化ガラスまたは熱強化ガラスなどの物理的強化ガラスのいずれも使用でき、両タイプを組み合わせてもよい。
【００３０】
化学的強化ガラスは、製造後の化学プロセスの結果として強度が増加しているガラスの一種である。化学的強化ガラスは、典型的には、フロートガラスの６〜８倍の強度を有する。化学的強化ガラスは、表面仕上げのプロセスで得られる。化学的強化ガラスでは、カリウム塩、好ましくは硝酸カリウムを含有する浴中に、約３００℃でガラスを浸漬する。
【００３１】
これにより、浴溶液からカリウムイオンによるガラス表面のナトリウムイオンの置換が生じる。化学的強化ガラスの表面圧縮は、好ましくは、６９０ＭＰａまでに達する。化学的強化ガラスを製造するための代替的な二段階プロセスでは、第一に硝酸ナトリウム浴に約４５０℃でガラス物品を浸漬し、表面のナトリウムイオンを増やす。これにより、カリウムイオンと置換するための硝酸カリウム中で浸漬するためのナトリウムイオンが、より多く残留する。このプロセスによって、より一層強固なガラスを得ることができる。
【００３２】
熱強化ガラスは、熱的な焼鈍しプロセスを介してアニールしたガラスから製造できる。アニールは、ガラスを形成後に内部応力を緩和するために、ゆっくりとガラスを冷却するプロセスである。熱的な焼鈍しプロセスにおいては、約７２０℃のガラスのアニール点よりも上でガラスを加熱する炉にガラスを通す。次いで、短時間は内部が自由に流れるようにしたまま、強制エアードラフトで急速にガラスを冷却する。熱強化ガラスは、好ましくは、６０ＭＰａを超える破断強度を有する。
【００３３】
代替の実施形態では、第３シート９をポリマーで作製する。この場合、第３シート９は、好ましくは、０．７および８ｍｍの間、好ましくは１ｍｍおよび６ｍｍの間の厚さを有する。ポリマーは、好ましくは、ＰＭＭＡポリマーまたはポリカーボネートポリマーである。第３シート９の材料としてポリマーを使用する場合、図１による実施形態は、好ましくは、感圧性接着剤（ＰＳＡ）を用いてシート９に積層される。好ましい実施形態によれば、第３シート９として使用するポリマーはＵＶ吸収性であるか、またはＵＶ吸収性添加剤を含有する。この場合、第３シート９として使用するポリマーは、好ましくは、ＰＭＭＡポリマーで作製する。
【００３４】
好ましくは、第３シート９は、窓の外側の側、即ち、外側に面している側に位置する。
【００３５】
更に、窓の層構造で使用するガラスシートの熱膨張係数は類似していることが好ましい。これは構造に応力が蓄積するのを回避できる効果があり、堅牢で耐久性のある構造につながる。最も低い熱膨張係数を有するガラスシートの熱膨張係数が、最も高い熱膨張係数を有するガラスシートのそれぞれの係数から、５０％以下、より好ましくは３０％以下、最も好ましくは２０％以下で異なることが特に好ましく、ただし、％による相違は、最も高い係数を有するガラスシートの係数に対して相対的に表す。
【００３６】
図３および４は、本発明によるスイッチ可能ＬＣウィンドウの第３実施形態を例示するのに役立つ。この第３実施形態では、ＬＣスイッチ可能ウィンドウは１方向以上、好ましくは１方向または２方向に曲げられる。
【００３７】
好ましい一実施形態によれば、窓は１方向にのみ曲がっている。この場合、その曲率半径をＲ１と称する。本特許出願の目的においては、用語「曲率半径」を図３における半径Ｒの長さとして定義し、ただし図３において、曲がったＬＣスイッチ可能ウィンドウを部分円で表す。窓が１方向にのみ曲がっている場合、その曲率半径は１ｍおよび１０ｍの間、好ましくは２ｍおよび８ｍの間であることが好ましい。
【００３８】
更に、窓が２方向に曲がっていることが好ましい。この場合、その形態は、Ｒ１およびＲ２と称する２つの同一または異なる曲率半径で記述できる。ここで好ましくは、一方の曲率半径が他方の曲率半径よりも著しく高い。特に好ましくは、一方の曲率半径が他方の曲率半径の１０倍高く、特に好ましくは２０倍高い。著しく異なる２方向の曲率半径を使用する利点は、この場合、一方の半径を比較的小さくでき、液晶ウィンドウの安定性を損なうことなく強い湾曲至ることである。より特には窓を２方向に曲げる場合、一方の曲率半径を１ｍおよび１０ｍの間、好ましくは２ｍおよび８ｍの間とする一方で、第２曲率半径を１０ｍおよび１００ｍの間、好ましくは２０ｍおよび８０ｍの間とすることが好ましい。
【００３９】
２方向に曲がっている本発明による窓の好ましい実施形態を、図４に示す。これは、窓面の二軸湾曲である。２方向に曲がっている窓の場合、２本の曲軸は互いに直交することが好ましい。本願では、用語「曲軸」を図４の２本の点線で示す通りに定義する。曲軸は、湾曲したＬＣセル面で形成される円の中心を通って引かれる線と考えることができる。
【００４０】
本発明の好ましい実施形態では、第３シート９は、図１の実施形態による一重または二重屈曲構造の凸側に配置される。好ましくは、この凸側は、色素ドープ液晶ウィンドウの外を向いている面を向いている。
【００４１】
本発明による色素ドープ液晶ウィンドウは、以下の手順で調製できる：
１）ガラスシートの色素ドープ液晶層に面する側に取り付けられた電極を有し、それぞれ０．０２ｍｍ〜０．７ｍｍ厚の２枚のガラスシートの間に位置する色素ドープ液晶層を備える色素ドープ液晶セルを組み立てる；
２）任意工程として、ＵＶ接着剤または粘着剤でガラスシートのエッジを安定化する；
３）好ましくはポリマーまたはガラス製の予め湾曲した支持体を使用して、組み立てられた色素ドープ液晶セルを１方向に曲げる；
４）任意工程として、好ましくはポリマーまたはガラス製の予め湾曲した支持体を使用して、セルを第２方向に曲げる；
５）任意工程として接着または積層の全プロセスが完了するまでセルを予め湾曲した支持体内に保持し、好ましくはポリマーまたはガラス製の予め湾曲した好ましくは支持体に対し接着または積層して、セルが曲がった状態にセルを固定する。
【００４２】
好ましい一実施形態によれば、工程３および／または５で使用する予め湾曲した支持体は、好ましくは、１方向以上、好ましくは１方向または２方向に曲げられた曲がったガラスシートである。更に好ましくは、セルの曲率半径および曲軸について上で列記した好ましい実施形態は、予め湾曲した支持体として使用する曲がったガラスシートにも適用する。
【００４３】
更に好ましくは、プロセスの工程３および／または５で使用する予め湾曲した支持体は、固体材料、好ましくはガラス、最も好ましくは化学的または物理的強化ガラスで作製されたシートである。好ましくは、予め湾曲した支持体として使用するガラスシートは０．７ｍｍ〜８ｍｍの厚さを有する。この場合に好ましくは、予め湾曲した支持体を、ガラス、より好ましくは化学的または物理的強化ガラスで作製する。
【００４４】
本発明による構造は比較的強いが、ガラス側面の損傷に敏感なことがある。ガラスのエッジが破損すると、これらの欠陥がガラスを伝播することがあり、割れおよび最終的にガラスが破壊する結果となる。従って例えば、研削もしくは研磨により、またはレーザー切断によりガラスのエッジを処理することが好ましい。ガラスのエッジは、それを封入するか、またはより厚いガラスシートに薄いガラスがつながっている場合、厚いガラスより僅かに小さい薄いガラスを作製することで、ガラスのエッジを更に保護できる。米国特許出願公開第２０１００２０３８１号公報に開示される特定の実施形態を使用することが特に好ましく、引用することで本願明細書に取り込むものとする。米国特許出願公開第２０１００２０３８１号公報の図１および図２に示される特定の実施形態が最も好ましい。
【００４５】
本発明によるスイッチ可能ウィンドウは、好ましくは、太陽光の透過を制御するために使用する。更に好ましくは、本発明によるスイッチ可能ウィンドウは、設計および空気力学的要請のために曲がった構造が非常に一般的で望ましい車、トラック、列車または他の車両中で使用する。しかしながら、本発明によるスイッチ可能ウィンドウは、建物、例えば、建物の装飾が施された部分または他の外面、特に著しい太陽光強度に曝露されるものでも使用できる。また、スイッチ可能ウィンドウは、バイザー、特にヘルメットバイザー、回転ドアなどでも使用できる。
【実施例】
【００４６】
以下の実施例は、本発明の例示を目的とする。以下の実施例は、本特許出願で特許請求される発明を限定するものと如何なる態様にも考えてはいけない。
【００４７】
１）液晶セルの製造
ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物、１００ｎｍ）をコートした０．３ｍｍ厚ホウケイ酸ガラス基板（メルクディスプレイテクノロジー社製、製品ＭＤＴ  Ｎｏ．２５５７２５）上に平面配向層（ＡＬ−１０５４、ＪＳＲ社）をスピンコートし、９０分間１８０℃オーブン中で硬化する。配向層の層厚は、およそ５０ｎｍである。次いで、配向層の表面をレーヨン布でラビングし、ＬＣ分子のための配向を導入する。一方の基板の最表面上に、２５μｍスペーサーを有する接着剤フレームを乗せて施行する。加えて、同一の寸法のスペーサーを、湿式噴霧プロセスで基板領域の全体に噴霧する。次いで、逆平行方向を有するラビング方向の両方を持つ第１基板上に、第２基板を配置する。２枚のガラスを加熱し、セル押圧ユニット内で押圧して２枚の基板を固定し、最終セルギャップ（即ち、上および下の基板間の距離）が２５μｍに到達する。次の工程として真空充填装置内で、ガラスセルを色素ドープＬＣ混合物で充填する。使用する混合物は、国際特許出願公開第２０１４／１３５２４０号公報で使用したものと同一で、混合物「Ｈ２」と称され、０．１１重量％の色素Ｄ１、０．１５重量％の色素Ｄ２および０．２３重量％の色素Ｄ３の組み合わせで、色素Ｄ１、Ｄ２およびＤ３は上の特許出願でも、これらの名前で述べられている。ＵＶ接着剤で接着剤フレームの充填穴を閉じた後、外部からガラス基板の破損を防止するために、セルのエッジをＵＶ接着剤で安定化する。セルの重量は、１ｍ２当たり１．５ｋｇである。本実施例のＬＣセルの側面図を、図１に示す。
【００４８】
２）曲がったＬＣウィンドウを製造するための液晶セルの曲げ
薄いガラス基板で作製したセルは良好な柔軟性を示し、およそ１ｍの最小半径まで容易に曲げることができる。これは、凸側を上向きに置いた実験用時計皿上に、上の通りに製造した２００ｍｍ×３００ｍｍの大型セルを配置することで達成される。ある程度までＬＣに導入される湾曲を時計皿が支持し、セル上にかかる圧力をＬＣセルの一定領域に渡って分散し、セルの特定の点に高過ぎる力がかかるのを避けるように、時計皿は、およそ２０ｍｍの高さおよびおよそ８０ｍｍの直径を有する。ＬＣセルの曲げは、矩形ＬＣセルの反対側の２点を緩やかに押すことで最終的に達成する。液晶セルは、例えば、押し下げられた側に重みをかけることで、曲がった状態に固定できる。セルを曲げることで、セルの色の均一性および動作（スイッチ）が影響されず、セルが平坦な状態にあるのと全く同じにＬＣ層のスイッチが動作することを確認する。
【００４９】
曲がったＬＣセルを調製する別の手順では、所望の曲率半径を有する予め湾曲した支持体、例えば型にセルを押圧し、この予め湾曲した支持体内に接着剤を使用して固定する。適切な予め湾曲した支持体は、約１ｍｍの厚さを有するコーニング社製ゴリラガラスなどの湾曲した厚いガラスから作製できる。このプロセスによって、ＬＣセルおよび厚いガラスシートの積層体が得られ、該積層体は、予め湾曲した支持体として使用した厚いガラスシートの曲率半径を有する。
【００５０】
類似の手順で２方向に大きく曲げることができ、１０ｍより小さい第１曲げ半径と、５０ｍおよび１００ｍの間の第２曲げ半径を達成できる。
【００５１】
３）曲がったＬＣウィンドウの使用
ＬＣウィンドウのスイッチ特性は、ＬＣウィンドウに付与された湾曲形状に影響されることなく、適切な電圧を印加してＬＣウィンドウの透明状態からＬＣウィンドウの暗状態へ、曲がったＬＣウィンドウをスイッチできる。
【００５２】
４）比較例１
ドイツ国特許出願公開第３３３０３０５号公報（特許文献５）の技術的教示に従い、スイッチ可能ウィンドウを構築する。この窓は、中央のガラスシートが色素ドープ液晶混合物を使用するスイッチ可能ＬＣセルで置き換えられた三重窓ガラスの窓に対応する。
【００５３】
正確な手順は、次の通りである：ドイツ国特許出願公開第３３３０３０５号公報（特許文献５）の設定のスイッチ可能ＬＣセルのために、ソーダ石灰フロートガラスから作製された３ｍｍのガラスシートを選択する。そのようなガラスシートは、非常に頻繁にガラス産業で使用される。ガラスシートを、インジウムスズ酸化物製の透明導電層でコートする。約５０ｎｍ厚のポリイミド層（ＪＳＲ社  ＡＬ  １２５４）を導電層の最上にコートし、焼成（２００℃で６０分）する。ポリイミド層をバフ研磨し、電圧を印加していない状態で、ＬＣ混合物の所望のプレチルトを達成する。２枚のガラスシートを分離するために、２５μｍの直径を有するプラスチックスペーサー球（積水ミクロパール社）を使用する。ガラスの周囲回りを封止して、ガラスシートを一緒に保持する。真空プロセスを使用して、実施例１で特定した通りの色素ドープＬＣをキャビティー内に充填する。ＵＶ硬化性接着剤を使用して、充填開口部を封止する。
【００５４】
得られたスイッチ可能ＬＣセルは、２０ｋｇ／ｍ２の重量を有する。上記２）で記載したプロセスでは、任意の測定可能な曲げを達成することは不可能である。４ｍｍガラスの２枚の更なるシートを使用し、ガラスシートおよびＬＣセルの間の空間をアルゴンで充填して、ドイツ国特許出願公開第３３３０３０５号公報（特許文献５）に記載される通り、製品を三重窓ガラスユニットとすることができる。完成した断熱ガラスユニットの重量は、６０ｋｇ／ｍ２である。
【００５５】
５）比較例２
この例においては比較例１からの手順に従い、最初に色素ドープＬＣセルを作る。次いで、この手順を、ドイツ国特許出願公開第１０２００６０４２５３８号公報（特許文献３）の教示と組み合わせる。
【００５６】
正確な手順は、次の通りである：積水Ｓ−Ｌｅｃ社製０．７６ｍｍ厚のＰＶＢ（ポリビニルブチラール）箔を使用し、比較例１のＬＣセルに対して第３構成である４ｍｍ厚ガラスシートを積層する。この場合、ＬＣセルは２倍３ｍｍガラスで作製した。シートラミネーターで標準的なＰＶＢ積層条件（１２０〜１５０℃、４００〜９００ｍＢａｒ真空）を使用して、積層を行う。
【００５７】
３枚のガラスシートを含む積層体の重量は、２５ｋｇ／ｍ２である。この構造では、任意の測定可能な曲げを達成することは不可能である。この例のＬＣセルの側面図を、図７に示す。
【００５８】
６）比較例３
比較例２のガラス積層体を２枚使用して、対称的な二重窓ガラスユニットを構築する。完全な構造は、外側から内側に、４ｍｍソーダ石灰フロートガラス、０．７６ｍｍＰＶＢ、３ｍｍＩＴＯ被覆ソーダ石灰フロートガラス、０．２５μｍＬＣ層、３ｍｍＩＴＯ被覆ソーダ石灰フロートガラス、２０ｍｍアルゴン充填キャビティー、３ｍｍＩＴＯ被覆ソーダ石灰フロートガラス、０．２５μｍＬＣ層、３ｍｍＩＴＯ被覆ソーダ石灰フロートガラス、０．７６ｍｍＰＶＢ、４ｍｍソーダ石灰フロートガラスである。
【００５９】
２枚のＬＣセルを使用する構造は、暗状態および透明状態の間の透過の高い相違を達成するために有用である。これは、国際特許出願公開第２０１４／１８０５２５号公報に詳細に記載されている。この例のＬＣセルの側面図を、図８に示す。
【００６０】
製品について、振子試験をＥ  ＤＩＮ  ＥＮ１２６００１９９６−１２に従って行う。それぞれ４５０ｍｍ、９００ｍｍの振子衝突高さ、質量５０ｋｇの軟式衝突体（「二重タイヤ」）、４ｂａｒの圧力で充填されたタイヤで試験の設定を行う。窓に対して重りを落とすと、衝突の位置で窓が割れる。しかしながら、窓の外に飛び出た窓材の破片はない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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