CN117120920A - 高分子分散型液晶薄膜及其制造方法 - Google Patents

高分子分散型液晶薄膜及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供实现可发挥遮蔽功能的雾度(光扩散性)、并且背向散射率得以提高的高分子分散型液晶(PDLC)薄膜。本发明的实施方式的PDLC薄膜依次包含第1透明导电性薄膜、高分子分散型液晶层和第2透明导电性薄膜，该高分子分散型液晶层包含高分子基质和分散于该高分子基质中的液晶化合物的液滴，从与主面垂直的方向观察时的该液滴的平均粒径为0.3μm～0.9μm，该高分子分散型液晶层中的该液滴的体积比率为20％～70％，该液晶化合物的双折射为0.20～0.50，该高分子分散型液晶层的厚度为5μm～40μm。

Description

高分子分散型液晶薄膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及高分子分散型液晶薄膜及该高分子分散型液晶薄膜的制造方法。
背景技术
在一对透明电极层之间具有高分子分散型液晶(Polymer Dispersed LiquidCrystal；以下，有时称为“PDLC”)层的PDLC薄膜可以根据电压的施加量来改变PDLC层中的透过光的散射程度，例如，通过切换施加电压状态和无施加状态，能够在使光散射的状态(散射状态)与使光透过的状态(非散射状态或透明状态)间切换。具体而言，PDLC层包含高分子基质和分散于该高分子基质中的液晶化合物的液滴(以下有时称为“液晶微滴”)，液晶微滴中的液晶化合物与高分子基质的折射率差会使液晶微滴成为散射颗粒从而发生光散射。
作为PDLC薄膜所引起的光散射，可举出前向散射和背向散射，以往PDLC的开发从亮度提高等观点出发而在抑制背向散射的方向上开展。但是，认为通过将例如背向散射率高的PDLC薄膜应用于窗，在白天可使太阳向室外散射而得到遮热效果，在夜间可使室内的照明向室内侧散射而使室内更加明亮。另外，通过与光吸收体层叠，能够实现白和黑的显示，因此认为作为显示器也有用。
作为提高PDLC薄膜的背向散射率的方法，非专利文献1中提出了减小液晶微滴的粒径。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：G.Paul Montgomery Jr.，Proc.SPIE 1455，Liquid-CrystalDevices and Materials，(1June1991)
发明内容
发明要解决的问题
本发明人等按照非专利文献1的公开，使用UV聚合单体60重量％与液晶化合物40重量％的混合物，通过UV照射制作包含直径0.3μm的液晶微滴的PDLC层，结果在聚合时大多液晶化合物溶解于高分子基质中，PDLC层中的液晶微滴的比率为4体积％，结果PDLC薄膜的背向散射率为25％，认为有进一步提高的余地。
本发明的主要目的在于，提供实现可发挥遮蔽功能的雾度(光扩散性)、并且背向散射率得以提高的PDLC薄膜。
用于解决问题的方案
根据本发明的1个方面，提供一种高分子分散型液晶薄膜，其依次包含第1透明导电性薄膜、高分子分散型液晶层和第2透明导电性薄膜，该高分子分散型液晶层包含高分子基质和分散于该高分子基质中的液晶化合物的液滴，从与主面垂直的方向观察时的该液滴的平均粒径为0.3μm～0.9μm，该高分子分散型液晶层中的该液滴的体积比率为20％～70％，该液晶化合物的双折射为0.20～0.50，该高分子分散型液晶层的厚度为5μm～40μm。
1个实施方式中，上述高分子分散型液晶薄膜的施加电压时的雾度低于未施加电压时的雾度。
1个实施方式中，上述高分子分散型液晶层中的上述液晶化合物的含有比例为30重量％～80重量％。
1个实施方式中，在未施加电压时，上述高分子分散型液晶薄膜的雾度为90％以上，背向散射率为30％以上。
根据本发明的另一方面，提供上述高分子分散型液晶薄膜的制造方法，其包括：在第1透明导电性薄膜的表面涂覆包含高分子基质形成用树脂和液晶化合物的乳液涂覆液而形成涂覆层；及使该涂覆层干燥而形成高分子分散型液晶层，该高分子分散型液晶层包含高分子基质和分散于该高分子基质中的液晶化合物的液滴。
1个实施方式中，上述乳液涂覆液包含平均粒径为0.2μm～0.9μm的液晶化合物颗粒。
发明的效果
根据本发明，通过使用具有规定双折射的液晶化合物、调整液晶微滴的粒径及体积比率、将PDLC层的厚度设为规定的范围内等，可得到兼顾实用上充分的雾度和高的背向散射率的PDLC薄膜。
附图说明
图1为本发明的1个实施方式的PDLC薄膜的截面示意图。
图2中，(a)为本发明的1个实施方式的PDLC层的截面示意图，图2的(b)为该PDLC层的概略俯视图。
具体实施方式
以下，对本发明优选的实施方式进行说明，但本发明不限定于这些实施方式。需要说明的是，本说明书中，表示数值范围的“～”包含其上限及下限的数值。
A.高分子分散型液晶薄膜
图1为本发明的1个实施方式的PDLC薄膜的截面示意图。PDLC薄膜100依次包含第1透明导电性薄膜10、PDLC层20、和第2透明导电性薄膜30。PDLC层20包含高分子基质和分散于其中的液晶化合物的液滴。代表性的是，从与主面垂直的方向观察时的液滴的平均粒径为0.3μm～0.9μm，PDLC层20中的液滴的体积比率为20％～70％，液晶化合物的双折射为0.2～0.5，PDLC层20的厚度为5μm～40μm。利用具有这种构成的PDLC薄膜，能够兼顾实用上充分的雾度和高的背向散射率。
如上所述，PDLC薄膜的光扩散性(结果为雾度)根据施加的电压而变化。1个实施方式中，上述PDLC薄膜在施加电压时为透明状态，具有比未施加电压时低的雾度(正常模式(normal mode))。另一实施方式中，PDLC薄膜在施加电压时为散射状态，具有比未施加电压时高的雾度(反向模式(reverse mode))。
如果利用正常模式的PDLC薄膜，则在未施加电压时，PDLC层中的液晶化合物未取向，因此呈散射状态，通过电压的施加而液晶化合物进行取向从而液晶化合物的折射率与高分子基质的折射率一致，结果可变成透明状态。
如果利用反向模式的PDLC薄膜，则利用设置于透明导电性薄膜表面的取向膜，在未施加电压时PDLC层中的液晶化合物进行取向而变为透明状态，通过电压的施加而打乱液晶化合物的取向，从而可变成散射状态。
透明状态下的PDLC薄膜的总透光率可以为优选40％～99％、更优选50％～95％。另外，散射状态下的PDLC薄膜的总透光率可以为优选5％～65％、更优选10％～60％。
透明状态下的PDLC薄膜的雾度可以为优选50％以下、更优选35％以下。另外，散射状态下的PDLC薄膜的雾度可以为优选90.0％～99.9％、更优选95.0％～99.8％、进一步优选98.0％～99.7％。通过使散射状态的雾度高，从而能够实现优异的遮蔽性。
透明状态下的PDLC薄膜的背向散射率可以为优选20％以下。另外，散射状态下的PDLC薄膜的背向散射率可以为优选30％以上、更优选30％～80％。此处，背向散射率是指光入射至PDLC薄膜时的、向入射面侧散射的光量相对于入射光量的比率，可以使用测角光度计来求出。例如，背向散射率可以通过如下来求出：利用测角光度计(例如，NIKKA DENSOK公司、型号：GP-4L)，每个角度地测定使平行光源(例如，波长550nm的激光)铅直地入射至PDLC薄膜时的镜面反射以外的散射光，计算双向散射分布函数(BSDF)，计算散射至薄膜后方(例如散射极角为90°以上且小于180)的光相对于入射光量的比例。另外，也可以从正面对设置于反射积分球上的PDLC薄膜的表面照射平行光，根据用反射积分球测量到的反射散射光量而测量背向散射率。需要说明的是，也可以将使用分光测色计测定的SCE值(不含镜面反射光的反射率)设为背向散射率，但为SCI值时测定也包含镜面反射光在内，结果与测角光度计的结果相比，有表现出高5％～10％的数字的倾向。因此，本说明书中，将使用测角光度计求出的值设为背向散射率。
需要说明的是，作为提高PDLC薄膜的背向散射率的另一方法，也可举出在PDLC薄膜的表面或内部设置反射层(例如，应用反射率高的ITO)的方法，利用这样的方法，有透明状态下的背向散射率也上升的问题。与此相对，本发明的实施方式的PDLC薄膜如上所述具有以下特征：透明状态下的背向散射率低，而散射状态下的背向散射率充分提高。
1个实施方式中，上述PDLC薄膜的散射状态下的背向散射率大于透明状态下的背向散射率，优选大10％以上。
PDLC薄膜的整体厚度例如为50μm～500μm，优选为80μm～250μm。
以下，对PDLC薄膜的各构成要素具体地进行说明。
A-1.第1透明导电性薄膜
作为第1透明导电性薄膜，只要可得到本发明的效果，则可以使用任意适当的导电性薄膜。
图1所示的第1透明导电性薄膜10具有第1透明基材12和设置于其单侧(PDLC层20侧)的第1透明电极层14。虽然未图示，但第1透明导电性薄膜根据需要还可以具有任意适当的功能层。例如，第1透明导电性薄膜可以在第1透明基材的单面或两面具有硬涂层。另外，例如，第1透明导电性薄膜可以在第1透明基材与第1透明电极层之间具有折射率调整层。
第1透明导电性薄膜的表面电阻值优选为1Ω/□～1000Ω/□、更优选为5Ω/□～300Ω/□、进一步优选为10Ω/□～200Ω/□。
第1透明导电性薄膜的雾度优选为20％以下、更优选为10％以下、进一步优选为0.1％～10％。
第1透明导电性薄膜的总透光率优选为30％以上、更优选为60％以上、进一步优选为80％以上。
A-1-1.第1透明基材
第1透明基材可以使用任意适当的材料而形成。作为形成材料，可优选使用薄膜、塑料基材等高分子基材。
上述高分子基材代表性的是以热塑性树脂为主成分的高分子薄膜。作为热塑性树脂，例如，可举出聚降冰片烯等环烯烃系树脂；丙烯酸系树脂；聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯系树脂；聚碳酸酯树脂；纤维素系树脂等。其中，可优选使用聚降冰片烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂或聚碳酸酯树脂。上述热塑性树脂可以单独使用或组合使用2种以上。
第1透明基材的厚度优选为20μm～200μm、更优选为30μm～100μm。
A-1-2.第1透明电极层
第1透明电极层例如可使用铟锡氧化物(ITO)、锌氧化物(ZnO)、锡氧化物(SnO2)等金属氧化物来形成。该情况下，金属氧化物可以为非晶金属氧化物，也可以为结晶化金属氧化物。另外，第1透明电极层可以由银纳米线(AgNW)等金属纳米线、碳纳米管(CNT)、有机导电膜、金属层或它们的层叠体形成。第1透明电极层可以根据目的而图案化为期望的形状。
第1透明电极层的厚度优选为0.01μm～0.20μm、更优选为0.01μm～0.1μm。
第1透明电极层例如通过溅射而设置在第1透明基材的一个面。可以在通过溅射形成金属氧化物层后，进行退火，由此进行结晶化。退火例如可以通过120℃～300℃、10分钟～120分钟热处理来进行。
A-1-3.硬涂层
硬涂层可对PDLC薄膜赋予耐擦伤性及表面平滑性，并且可有助于处理性的提高。硬涂层例如可以为任意适当的紫外线固化型树脂的固化层。作为紫外线固化型树脂，例如，可举出丙烯酸系树脂、有机硅系树脂、聚酯系树脂、氨基甲酸酯系树脂、酰胺系树脂、环氧系树脂等。
硬涂层可以通过如下来形成：将包含紫外线固化型树脂的单体或低聚物和根据需要的光聚合引发剂等的涂覆液涂覆于第1透明基材并进行干燥，对干燥的涂覆层照射紫外线而使其固化。
硬涂层的厚度优选为0.4μm～40μm、更优选为1μm～10μm。
A-1-4.折射率调整层
折射率调整层可抑制第1透明基材与第1透明电极层间的界面反射。折射率调整层可以由单层形成，也可以为2层以上的层叠体。
折射率调整层的折射率优选为1.3～1.8、更优选为1.35～1.7、进一步优选为1.40～1.65。由此，能够适当地降低第1透明基材与第1透明电极层间的界面反射。
折射率调整层由无机物、有机物、或无机物与有机物的混合物形成。作为形成折射率调整层的材料，可举出NaF、Na3AlF6、LiF、MgF2、CaF2、SiO2、LaF3、CeF3、Al2O3、TiO2、Ta2O5、ZrO2、ZnO、ZnS、SiOx(x为1.5以上且小于2)等无机物、丙烯酸类树脂、环氧树脂、氨基甲酸酯树脂、三聚氰胺树脂、醇酸树脂、硅氧烷系聚合物等有机物。特别是作为有机物，优选使用包含三聚氰胺树脂与醇酸树脂与有机硅烷缩合物的混合物的热固化型树脂。
折射率调整层可以包含平均粒径为1nm～100nm的纳米微粒。通过使折射率调整层中含有纳米微粒，能够容易地进行折射率调整层自身的折射率的调整。
折射率调整层中的纳米微粒的含量优选为0.1重量％～90重量％。另外，折射率调整层中的纳米微粒的含量更优选为10重量％～80重量％、进一步优选为20重量％～70重量％。
作为形成纳米微粒的无机氧化物，例如，可举出硅氧化物(二氧化硅)、中空纳米二氧化硅、钛氧化物、铝氧化物、锌氧化物、锡氧化物、锆氧化物、铌氧化物等。这些中，优选硅氧化物(二氧化硅)、钛氧化物、铝氧化物、锌氧化物、锡氧化物、锆氧化物、铌氧化物。这些可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
折射率调整层的厚度优选为10nm～200nm、更优选为20nm～150nm、进一步优选为30nm～130nm。若折射率调整层的厚度过小，则不易成为连续覆膜。另外，若折射率调整层的厚度过大，则有透明状态下的PDLC薄膜的透明性降低、变得容易产生裂纹的倾向。
折射率调整层可以使用上述材料，通过湿式法、凹版涂布法、棒涂法等涂覆法、真空蒸镀法、溅射法、离子镀法等来形成。
A-2.第2透明导电性薄膜
图1所示的第2透明导电性薄膜30具有第2透明基材32和设置于其单侧(PDLC层20侧)的第2透明电极层34。虽然未图示，但第2透明导电性薄膜根据需要还可以具有任意适当的功能层。例如，第2透明导电性薄膜可以在第2透明基材的单面或两面具有硬涂层。另外，例如，第2透明导电性薄膜可以在第2透明基材与第2透明电极层之间具有折射率调整层。
关于第2透明导电性薄膜，可以应用与第1透明导电性薄膜同样的说明。第2透明导电性薄膜可以具有与第1透明导电性薄膜相同的构成，也可以具有不同的构成。
A-3.高分子分散型液晶层
图2的(a)为本发明的1个实施方式的PDLC层的概略垂直截面图，图2的(b)为该PDLC层的概略俯视图。PDLC层20包含作为母材的高分子基质22和分散于高分子基质22中的液晶微滴24。
从与PDLC薄膜的主面垂直的方向观察时的液晶微滴的平均粒径d代表性的是0.3μm以上，优选为0.4μm以上。另外，液晶微滴的平均粒径d代表性的是0.9μm以下，优选为0.8μm以下。若液晶微滴的平均粒径小于0.3μm，则液晶微滴尺寸小于光的波长，因此光会透过液晶微滴而不散射，结果会产生得不到充分的雾度(结果为遮蔽性)的问题。另外，若该平均粒径超过0.9μm，则有时散射状态下的散射光指向前方，结果有时得不到目标的背向散射率。需要说明的是，液晶微滴的平均粒径d为体积平均粒径。
液晶微滴的平均粒径d优选具有较窄的粒度分布。通过提高粒径的均匀性，从而PDLC层中的前向散射比率高的粒径(例如1.0μm以上的粒径)的液晶微滴、对散射没有帮助的粒径(例如小于0.3μm的粒径)的液晶微滴的含有比例降低，因此可得到能够实现高雾度及高背向散射率的效果。上述平均粒径d的变动系数(CV值)例如可以小于0.50，优选可以为0.40以下。
液晶微滴的粒径可以通过如下来测量：从PDLC层的主面直接或剥离透明导电性薄膜后，用己烷等将液晶微滴去除，用SEM等电子显微镜观察其孔隙的尺寸；或者切出PDLC层的截面，用己烷等将液晶微滴去除，利用SEM(或三维SEM)、TEM观察所得孔隙的尺寸。
PDLC层中的液晶微滴的体积比率例如为20％～70％、优选为20％～65％、更优选为25％～60％。若液晶微滴的体积比率超过70％，则有时在高分子基质与液晶化合物之间不会产生充分的光散射。另外，若体积比率超过70％，则邻接的液晶微滴彼此合而为一，从而无法得到目标平均粒径的液晶微滴。另外，若液晶微滴的体积比率小于20％，则PDLC层中不存在数量充足的液晶微滴，结果有时不会产生充分的光散射，同时得不到充分的背向散射。
液晶微滴的形状可以为球形状，也可以为非球形状。1个实施方式中，在正常模式的PDLC层中，如图2的(a)所示，液晶微滴可以为厚度方向比水平方向短的扁球状(扁平椭圆体)。
需要说明的是，作为与PDLC同样地利用液晶化合物与高分子基质的折射率差而发挥调光功能的技术，已知有高分子网络液晶(PNLC)。PNLC为在液晶化合物中存在高分子网络的结构，在液晶晶畴彼此至少局部连接的方面，与液晶微滴一个个分散于高分子基质中的PDLC不同。PNLC中，由于邻接的液晶晶畴彼此局部连续，因此即使在液晶晶畴自身的尺寸小的情况下，作为散射体的尺寸也大。因此，得不到大的背向散射率。
作为液晶化合物，只要可得到本发明的效果，则可使用任意适当的液晶化合物。例如，可优选使用波长589nm下的双折射(Δn＝ne-no；ne为液晶化合物分子的长轴方向的折射率、no为液晶化合物分子的短轴方向的折射率)为0.20～0.50的液晶化合物。若双折射小于0.20，则在小粒径的液晶微滴中，有时无法产生充分的光散射，在散射状态下得不到充分的雾度及背向散射率。液晶化合物的双折射更优选为0.20～0.45、进一步优选为0.25～0.45。
对于液晶化合物的异常光折射率，与高分子基质的折射率相比，优选高0.2～0.5、更优选高0.25～0.45。由此，液晶化合物在非取向状态(结果PDLC薄膜为散射状态)时，在液晶微滴与高分子基质之间产生充分的折射率差，能够得到充分的雾度及背向散射率。
液晶化合物的介电各向异性可以为正，也可以为负。从通过施加电压使液晶化合物在厚度方向取向的观点出发，优选具有正的相对介电常数各向异性，例如理想的是Δε为3～100，优选为5～50。
作为液晶化合物，例如，可举出向列型、近晶型、胆甾型液晶化合物。从透明状态下实现优异的透明性的观点出发，优选使用向列型液晶化合物。作为上述向列型液晶化合物，可举出联苯系化合物、苯甲酸苯酯系化合物、环己基苯系化合物、氧化偶氮苯系化合物、偶氮苯系化合物、偶氮甲碱系化合物、三联苯系化合物、联苯苯甲酸酯系化合物、环己基联苯系化合物、苯基吡啶系化合物、环己基嘧啶系化合物、胆固醇系化合物等。
PDLC层中的液晶化合物的含有比例例如为30重量％～80重量％，优选为35重量％～70重量％。
作为形成高分子基质的树脂，可根据透光率、上述液晶化合物的折射率、与透明导电性薄膜的密合力等来适当选择。例如，可优选使用氨基甲酸酯系树脂、聚乙烯醇系树脂、聚乙烯系树脂、聚丙烯系树脂、丙烯酸系树脂等水溶性树脂或水分散性树脂。
PDLC层中的高分子基质形成用树脂的含有比例例如为20重量％～70重量％，优选为30重量％～65重量％。
PDLC层的厚度代表性的是5μm～40μm，优选为7μm～35μm、更优选为10μm～30μm。若厚度小于5μm，则有时得不到充分的雾度及背向散射率。另外，若厚度超过40μm，则有时透明状态下的雾度变高。
B.高分子分散型液晶薄膜的制造方法
本发明的1个实施方式的PDLC薄膜的制造方法包括：在第1透明导电性薄膜的表面涂覆包含高分子基质形成用树脂和液晶化合物的乳液涂覆液而形成涂覆层(涂覆层的形成工序)；及使该涂覆层干燥而形成包含高分子基质和分散于该高分子基质中的液晶化合物的液滴的PDLC层(PDLC层的形成工序)。本实施方式的PDLC薄膜的制造方法代表性地还包括在所形成的PDLC层上层叠第2透明导电性薄膜(第2透明导电性薄膜的层叠工序)。根据这样的制造方法，可以预先制作小粒径(例如，平均粒径：0.2μm～0.9μm)的液晶化合物颗粒，并以高浓度混合至涂覆液中，因此能够使PDLC层内以高体积比率含有0.3μm～0.9μm的平均粒径的液晶微滴。以往，已知小粒径的液晶微滴不易产生充分的雾度，另外，由于液晶化合物在高分子基质中的溶解而难以形成以高比率包含小粒径的液晶微滴的PDLC层，但使用包含小粒径的液晶化合物颗粒作为分散质的乳液涂覆液而制作的PDLC层能够以高的体积比率包含小粒径的液晶微滴，结果能够显示出高的背向散射性、并且实现高的雾度。
需要说明的是，作为PDLC层的形成方法，除了涂覆上述乳液涂覆液并干燥的方法以外，还可举出涂覆包含基质形成用单体和液晶化合物的聚合性组合物并使其聚合的聚合诱导相分离法。在聚合诱导相分离法中，随着通过UV照射等而使基质形成用单体聚合，高分子基质与液晶化合物的相容性变差，结果生成液晶微滴，其粒径及内部的液晶化合物浓度随着时间变化而增大。因此，难以形成以高体积比率含有小粒径的液晶微滴的PDLC层。
B-1.涂覆层的形成工序
涂覆层的形成工序中，在第1透明导电性薄膜的表面涂覆包含高分子基质形成用树脂和液晶化合物的乳液涂覆液而形成涂覆层。乳液涂覆液代表性的是涂覆于第1透明导电性薄膜的透明电极层侧表面。
乳液涂覆液代表性的是包含：溶剂、分散于该溶剂中的高分子基质形成用树脂颗粒(以下有时称为“聚合物颗粒”)和液晶化合物颗粒(以下有时称为“液晶胶囊”)。或者乳液涂覆液也可以包含溶剂、溶解于该溶剂中的高分子基质形成用树脂和液晶胶囊。乳液涂覆液根据需要还可以包含任意适当的添加剂。作为添加剂，例如，可举出流平剂、交联剂等。
聚合物颗粒的平均粒径可以为优选10nm～500nm、更优选20nm～400nm、进一步优选50nm～300nm。
乳液涂覆液的固体成分中的高分子基质形成用树脂的含有比例可以为优选20重量％～70重量％、更优选30重量％～65重量％。
液晶胶囊的平均粒径d’例如为0.2μm以上，优选为0.3μm以上、更优选为0.4μm以上。另外，液晶胶囊的平均粒径d’例如为0.9μm以下，优选为0.8μm以下。若液晶胶囊的平均粒径d’过小，则PDLC层中的液晶微滴的平均粒径变得过小，有时无法得到充分的雾度及背向散射率。另外，若该平均粒径d’过大，则PDLC层中的液晶微滴的平均粒径变得过大，有时无法得到充分的背向散射率。液晶胶囊的平均粒径d’为体积平均粒径。
乳液涂覆液中的液晶胶囊的平均粒径d’可以具有较窄的粒度分布。通过提高粒径的均匀性，从而PDLC层中前向散射比率高的粒径(例如1.0μm以上的粒径)的液晶微滴、对散射没有帮助的粒径(例如小于0.3μm的粒径)的液晶微滴的含有比例降低，因此可得到能够实现高雾度及高背向散射率的效果。乳液涂覆液中的液晶胶囊的平均粒径d’的变动系数(CV值)例如可以小于0.50，可以为优选0.40以下、更优选0.30以下。
乳液涂覆液的固体成分中的液晶化合物的含有比例可以为优选30重量％～80重量％、更优选35重量％～70重量％。
作为流平剂，例如，可举出丙烯酸系流平剂、氟系流平剂、有机硅系流平剂等。作为丙烯酸系流平剂，可举出Polyflow No.36、Polyflow No.56、Polyflow No.85HF、PolyflowNo.99C(均为共荣社化学株式会社制)等。作为氟系流平剂，可举出MEGAFAC F444、MEGAFACF470N、MEGAFAC F556(均为DIC株式会社制)等。作为有机硅系流平剂，可举出LE303(共荣社化学株式会社制)、Grandic PC4100(DIC株式会社制)等。通过在乳液涂覆液中添加流平剂，能够抑制涂覆层表面的凹凸，从而能够防止层叠第2透明导电性薄膜时夹入微小气泡，结果可避免施加电压时的透明性、可靠性降低的问题。
流平剂的含有比例相对于乳液涂覆液100重量份优选为0.05重量份～10重量份、更优选为0.1重量份～1重量份。
作为交联剂，例如，可举出氮丙啶系交联剂、异氰酸酯系交联剂等。通过使用交联剂，能够形成包含具有交联结构的高分子基质的PDLC层。
交联剂的含有比例相对于乳液涂覆液100重量份优选为0.5重量份～10重量份、更优选为0.8重量份～5重量份。
乳液涂覆液例如可以通过将包含聚合物颗粒的树脂乳液或树脂溶液且包含液晶胶囊的液晶乳液与任意成分(例如，流平剂、交联剂)混合来制备。根据需要，在混合时还可以添加溶剂、分散剂。或者乳液涂覆液也可以通过在溶剂中添加液晶化合物和高分子基质形成用树脂并使之机械分散等来制备。需要说明的是，作为溶剂，可优选使用水或水与水混和性有机溶剂的混合溶剂。
1个实施方式中，优选的是，预先制作包含控制为规定的粒径及粒径分布的液晶胶囊的液晶乳液，使用该液晶乳液来制备乳液涂覆液。通过使用包含具有规定平均粒径的液晶胶囊的液晶乳液，可防止背向散射比率低的粒径的液晶胶囊的混入。
上述树脂乳液及液晶乳液可通过例如机械乳化法(包含超声波法)、微通道法、膜乳化法等来制备。其中，液晶乳液优选通过机械乳化法或膜乳化法进行制备。利用机械乳化法或膜乳化法时，可适当地得到粒度分布一致的乳液。
基于膜乳化法的液晶乳液的制备方法没有特别限定。例如，使液晶化合物与分散介质的混合液通过具有贯通孔的多孔膜多次，由此可得到包含具有期望粒径的液晶胶囊的液晶乳液。通过多孔膜的次数例如可以设为10次以上。多孔膜的孔径优选为液晶胶囊所期望的直径的大致1倍～5倍左右。另外，通过多孔膜时的分散液的流速例如可以为1mL/分钟/cm2～150mL/分钟/cm2、优选3mL/分钟/cm2～90mL/分钟/cm2。需要说明的是，通过乳液涂覆液的干燥形成的PDLC层中，液晶微滴的粒径比涂覆液中的液晶胶囊的粒径大0.1μm左右或小0.1μm左右。关于膜乳化法的详情，可参照日本特开平4-355719号公报、日本特开2015-40994号公报(这些作为参考被援引至本说明书中)等的公开。
另外，基于机械乳化法(超声波法)的液晶乳液的制备方法也没有特别限定。例如，通过对包含液晶化合物、分散剂及水的混合液照射1kHz～10MHz的频率的超声波，可得到包含具有期望粒径的液晶胶囊的液晶乳液。照射时间例如为1秒～10分钟，优选为30秒以上且小于2分钟。通过在照射超声波前用均质机等的机械搅拌进行预备乳化，能够使超声波的照射时间为短时间。照射超声波前的液晶胶囊(通过预乳化得到的液晶胶囊)的粒径例如为1mm以下，优选为10μm以下、更优选为5μm以下。另外，对于超声波照射，优选一边冷却至不会突沸的温度(例如，在5℃以下或冰水冷却下)一边进行；尽可能增大照射面积；一边用转子搅拌混合液一边进行等。另外，在超声波照射后用冰水进行冷却，由此能够抑制由合而为一所引起的液晶胶囊的粒径的增大。
乳液涂覆液的固体成分浓度例如可以为20重量％～60重量％、优选30重量％～50重量％。
乳液涂覆液的粘度可以适当地调整以使向第1透明导电性薄膜的涂覆适当地进行。涂覆时的乳液涂覆液的粘度优选为15mPas～300mPas、更优选为20mPas～200mPas、进一步优选为30mPas～100mPas。乳液涂覆液的粘度为该范围内时，能够防止干燥时的液晶胶囊彼此的聚集·缔合所引起的液晶微滴的粗大化，结果可适当地得到目标粒径的液晶微滴。乳液涂覆液的粘度可以通过例如Anton Paar公司制流变仪MCR302来进行测定。此处的粘度使用20℃、剪切速度1000(1/s)的条件下的剪切粘度的值。
作为乳液涂覆液的涂覆方法，可以采用任意适当的方法。例如，可举出辊涂法、旋转涂布法、线棒涂布法、浸渍涂布法、模涂法、帘式涂布法、喷涂法、刀涂法(逗点涂布法等)等。其中，优选辊涂法。例如，关于基于使用狭缝式涂布机的辊涂法的涂覆，可以参照日本特开2019-5698号公报的记载。
涂覆层的厚度优选为5μm～200μm、更优选为6μm～150μm、进一步优选为8μm～120μm。
B-2.PDLC层的形成工序
PDLC层的形成工序中，使涂覆层干燥而形成包含高分子基质和分散于该高分子基质中的液晶微滴的PDLC层。
涂覆层的干燥可以通过任意适当的方法来进行。作为干燥方法的具体例，可举出自然干燥、加热干燥、热风干燥等。乳液涂覆液包含交联剂的情况下，在干燥时，可形成高分子基质的交联结构。
干燥温度及干燥时间可以根据分散介质的种类、乳液涂覆液的浓度等来适当地设定。干燥温度例如可以为20℃～150℃，优选25℃～80℃。干燥时间例如可以为1分钟～180分钟、优选2分钟～120分钟。
B-3.第2透明导电性薄膜的层叠工序
在第2透明导电性薄膜的层叠工序中，在所形成的PDLC层上层叠第2透明导电性薄膜。由此，得到依次具有第1透明导电性薄膜、PDLC层、和第2透明导电性薄膜的PDLC薄膜。
第2透明导电性薄膜向PDLC层上的层叠以第2透明电极层侧与PDLC层相对的方式来进行。对于该层叠，从获得充分密合性的观点及获得厚度方向上扁平的液晶微滴的观点出发，可以一边耗费0.1秒～100秒使用层压机等施加优选0.01MPa～10MPa的层压压力、更优选0.05MPa～1.0MPa的层压压力一边进行。
实施例
以下，通过实施例具体地对本发明进行说明，但本发明不受这些实施例任何限定。各特性的测定方法如下。另外，只要没有特别记载，则实施例及比较例中的“份”及“％”为重量基准。
(1)厚度
利用切片机对PDLC薄膜的截面进行平滑化，使PDLC层露出后，对露出的PDLC薄膜的截面，利用扫描型电子显微镜(SEM)，以物镜3000倍、30μm见方的视野进行观察，进行透明基材层、透明电极层、折射率调整层、硬涂层及PDLC层的膜厚评价。
(2)PDLC层中的液晶微滴的体积平均粒径及CV值
如(1)那样准备观察用样品，利用集束离子束扫描型电子显微镜(FIB-SEM)对10μm2的区域进行FIB加工，拍摄截面SEM图像。对于该加工，以0.1μm间隔FIB加工至2μm，对各面以物镜3000倍进行观察，由此构建10×10×2μm的PDLC层内的全部液晶微滴的立体信息。然后，算出液晶微滴的体积平均粒径、及通过下式计算的体积变动系数(CV值)。
CV值＝体积基准的颗粒分布的标准偏差/体积平均粒径
(3)液晶微滴的体积比率
对于液晶微滴的体积比率，根据与(2)同样地得到的液晶微滴的立体信息算出PDLC层中的液晶微滴的体积比率。
(4)雾度
使用雾度计(村上色彩技术研究所公司制、制品编号“HM-150L2N”)进行测定。
(5)总透光率
使用上述雾度计测定施加150V正弦波(60Hz)的电压时和未施加时的总透光率。
(6)背向散射率
测定施加300V正弦波(60Hz)的电压时和未施加时的背向散射率。背向散射率可以通过以下方式来求出：利用测角光度计(NIKKA DENSOK公司、型号：GP-4L)，从PDLC薄膜的铅直方向入射波长550nm的激光，将直进透过的方向设为极角0°，每隔极角5°测量散射光度后，算出镜面反射以外的双向散射分布函数(BSDF)，计算散射至薄膜后方的光量相对于入射光量的比例。
[实施例1]
1.第1及第2透明导电性薄膜的制作
对环烯烃系透明基材(Zeon Corporation制、降冰片烯系树脂薄膜、制品名“ZF-16”、厚度：40μm、Re[590]：5nm)的两面进行电晕处理。其后，在各个面涂覆UV丙烯酸类涂覆液(DIC株式会社制、制品名“UNIDIC 8-17”)，将溶剂干燥后，以300mJ/m2照射高压汞UV，形成1μm厚的硬涂层。进而，通过溅射法依次形成厚度3nm的SiOx(x＝1.5)层和形成于SiOx层上的厚度17nm的SiO2层，从而设置折射率调整层。接着，通过溅射法在该折射率调整层上形成厚度25nm的透明电极层(ITO层)，其后在150℃下进行10分钟退火使其结晶化。由此，得到具有[硬涂层/COP基材/硬涂层/折射率调整层/透明电极层]的构成的第1及第2透明导电性薄膜。
2.乳液涂覆液的制作
(液晶化合物的乳化)
将液晶化合物(LCC公司制、制品名“LCP#1837”、双折射Δn：0.280(ne＝1.800，no＝1.520)、粘度＝25mPa·s)37.7份、纯水57.3份、及分散剂(三洋化成工业株式会社制、“Newpol PE128”)5.0份混合，用均质机以100rpm进行3分钟搅拌，使其粗分散。一边将粗分散液用冰水冷却一边用2.4kHz的超声波均质机(Hielscher Ultrasonics公司、型号“UP-200S”)进行1分钟的超声波乳化，得到液晶乳液。对得到的液晶乳液利用激光衍射法对粒径进行分析，结果确认形成了体积平均粒径为0.36μm、CV值为0.36的液晶胶囊。
(涂覆液的制作)
在通过上述乳化得到的液晶乳液50份中，混合氨基甲酸酯乳液聚合物分散液(制品名“NeoRezR-967”(楠本化成株式会社制、溶剂＝水、固体成分浓度40％)48份、流平剂(DIC株式会社制、制品名“MEGAFAC F-444”、溶剂＝水、固体成分浓度10％)及交联剂(楠本化成株式会社制、制品名“AqualenAKU”、溶剂＝水、固体成分浓度50％)合计2份，制作乳液涂覆液。氨基甲酸酯聚合物分散液的固体成分折射率为1.48。
3.PDLC薄膜的制作
将上述乳液涂覆液涂覆于第1透明导电性薄膜的透明电极层侧表面并在室温下进行1小时干燥，形成35μm厚的PDLC层。其后，以透明电极层侧表面与PDLC层相对的方式，以0.2MPa、1秒钟层压层叠第2透明导电性薄膜，得到PDLC薄膜(正常模式)。
针对得到的PDLC薄膜评价各种特性。将结果示于表1。
[表1]
如表1所示，可知，实施例1中得到的PDLC薄膜的散射状态(未施加电压时)下的雾度及背向散射率分别为99％及32％，兼顾实用上充分的雾度和30％以上的高的背向散射率。
[比较例1]
将液晶乳液的配混量设为20份，制备乳液涂覆液，且将PDLC层的厚度设为25μm，除此以外，与实施例1同样地操作，得到PDLC薄膜。对得到的PDLC薄膜评价各种特性。将结果示于表2。
[表2]
如表2所示，得到的PDLC薄膜的液晶微滴的平均粒径、CV与实施例1基本同等，但液晶微滴的体积比率为9％。另外，未施加电压时的背向散射率为17％，为实施例1的约一半的值。
[参考例1]
将液晶材料E7(LCC公司制、Δn＝0.22)50份、HEMA50份及UV引发剂0.5份的混合物涂覆于实施例1中使用的透明导电性薄膜上。以涂覆厚度成为约20μm的方式在涂覆面上载置另一透明导电性薄膜，在30℃下照射100mW/cm2的UV光(波长：365nm、黑光灯)10分钟。由此，得到包含在液晶内以网络状生成有聚合物的PNLC层(厚度20μm)的PNLC薄膜。利用SEM进行观察，结果液晶晶畴体积平均比率为50wt％，晶畴的体积平均粒径为0.8μm。对得到的PNLC薄膜评价各种特性。将结果示于表3。
[表3]
如表3所示，对于得到的PNLC薄膜，PNLC层中的液晶晶畴的体积比率高，而未施加电压时的背向散射率为13％，为比实施例1显著低的值。
[实施例2]
1.第1及第2透明导电性薄膜的制作
与实施例1同样地操作，得到具有[硬涂层/COP基材/硬涂层/折射率调整层/透明电极层]的构成的第1及第2透明导电性薄膜。
2.乳液涂覆液的制作
(液晶化合物的乳化)
作为液晶化合物，使用双折射Δn＝0.315的液晶材料(ne＝1.844，no＝1.529、粘度＝480mPa·s)，除此以外，与实施例1同样地操作，得到液晶乳液。对得到的液晶乳液利用激光衍射法对粒径进行分析，结果确认形成了体积平均粒径为0.30μm的液晶胶囊。
(涂覆液的制作)
使用上述液晶乳液，除此以外，与实施例1同样地操作，制作乳液涂覆液。
3.PDLC薄膜的制作
使用上述乳液涂覆液，且改变涂覆厚度，除此以外，与实施例1同样地操作，形成22.7μm厚的PDLC层，接着，层叠第2透明导电性薄膜，由此得到PDLC薄膜。对得到的PDLC薄膜评价各种特性。将结果示于表4。
[表4]
如表4所示，可知，对于实施例2中得到的PDLC薄膜，散射状态(未施加电压时)的雾度及背向散射率分别为99％及37％，兼顾实用上充分的雾度和30％以上的高背向散射率。
产业上的可利用性
本发明的PDLC薄膜可适合用于百叶窗(blind)、帘(curtain)用途、显示器用途等各种用途。
附图标记说明
100 PDLC薄膜
10 第1透明导电性薄膜
12 第1透明基材
14 第1透明电极层
20 PDLC层
22 高分子基质
24 液晶微滴
30 第2透明导电性薄膜
32 第2透明基材
34 第2透明电极层

Claims (6)

1.一种高分子分散型液晶薄膜，其依次包含第1透明导电性薄膜、高分子分散型液晶层和第2透明导电性薄膜，
该高分子分散型液晶层包含高分子基质和分散于该高分子基质中的液晶化合物的液滴，
从与主面垂直的方向观察时的该液滴的平均粒径为0.3μm～0.9μm，
该高分子分散型液晶层中的该液滴的体积比率为20％～70％，
该液晶化合物的双折射为0.20～0.50，
该高分子分散型液晶层的厚度为5μm～40μm。
2.根据权利要求1所述的高分子分散型液晶薄膜，其施加电压时的雾度低于未施加电压时的雾度。
3.根据权利要求1或2所述的高分子分散型液晶薄膜，其中，所述高分子分散型液晶层中的所述液晶化合物的含有比例为30重量％～80重量％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的高分子分散型液晶薄膜，其在未施加电压时，雾度为90％以上，背向散射率为30％以上。
5.权利要求1～4中任一项所述的高分子分散型液晶薄膜的制造方法，其包括：在第1透明导电性薄膜的表面涂覆包含高分子基质形成用树脂和液晶化合物的乳液涂覆液而形成涂覆层；及使该涂覆层干燥而形成高分子分散型液晶层，该高分子分散型液晶层包含高分子基质和分散于该高分子基质中的液晶化合物的液滴。
6.根据权利要求5所述的高分子分散型液晶薄膜的制造方法，其中，所述乳液涂覆液包含平均粒径为0.2μm～0.9μm的液晶化合物颗粒。
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