JP2019101375A - 調光フィルム、調光部材、車両 - Google Patents
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Abstract
Description
第2の基材に少なくとも第2の配向層を備えた第2の積層体と、
前記第1及び第2の積層体の間に配置された液晶層とを備え、
前記第1及び又は第2の積層体に設けられた電極の駆動により、透過光を制御する調光フィルムにおいて、
前記電極が、導電性ナノワイヤーによる導電層により形成されており、
前記液晶層に二色性色素が含まれる調光フィルム。
前記導電性ナノワイヤーが、
Agナノワイヤーである調光フィルム。
前記透明部材に配置される(1)又は(2)の調光フィルムと、
を備える調光部材。
〔調光フィルムの基本構成〕
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。
調光フィルム1は、印加電圧を変化させることにより透過光の光量を制御することができるフィルムである。調光フィルム1は透明部材に配置され、調光部材として主に使用される。例えば、調光フィルム1は、透明樹脂板や、ガラス等の透明部材に粘着剤等により貼付されたり、合わせガラスの中間材とともに、又は中間材の代わりにガラス板(透明部材)間に挟持されたりする調光部材として使用される。
この調光フィルム1(調光部材)は、例えば、建築物の窓ガラスや、ショーケース、屋内の透明パーテーション、車両のウインドウ等の調光を図る部位(外光が入射する部位、例えば、フロントや、サイド、リア、ルーフ等のウインドウ)に配置され、建築物や車両等の内側への入射光の光量を制御することができる。
下側積層体5Dは、第1の基材6に、第1の透明電極11、第1の配向層13、スペーサ12を積層して形成される。
上側積層体5Uは、第2の基材15に、第2の透明電極16、第2の配向層17を積層して形成される。
調光フィルム1は、この上側積層体5U及び下側積層体5Dに設けられた第1及び第2の透明電極11、16の駆動により、液晶層8に設けられたゲストホスト液晶組成物による液晶材料の配向を変化させ、これにより透過光の光量を変化させる。
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を挙げることができる。
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、基材6、15は、厚み100μmのポリカーボネートフィルムが適用されるが、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。
ただし、スペーサは、液晶層8の厚みを規定する部材はビーズスペーサ12に限定されず、例えば、フォトレジストを第1の基材6側に塗工して露光、現像することにより円柱形状に作製してもよい。
なお、上述の説明では、スペーサは、下側積層体5Dに設けられる例を示したが、これに限定されるものでなく、上側積層体5U、下側積層体5Dの両方、又は、上側積層体5Uにのみ設けられるようにしてもよい。
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。
ここで、ノーマリーブラックとは、液晶に電圧がかかっていない時に透過率が最小となり、黒い画面になる構造である。ノーマリーホワイトとは、液晶に電圧がかかっていない時に透過率が最大となり、透明となる構造である。
ここで透明電極11、16をITOにより作製する場合には、曲げ等により透明電極11、16にクラックが入ったり、透明電極11、16が断線したりし、その結果、調光フィルム1における調光が害されることになる。これにより透明電極11、16は、曲げ等に対し充分な耐性を確保することが望まれる。
なお、この導電層についてのマンドレル試験に用いた試験体は、以下に説明するように、転写フィルムにより転写された導電層転写体を用いることによって行われた。ただし、これに限定されるものでなく、転写方式以外の方法により作製された試験体を用いるようにしてもよい。
離型フィルムとして、厚さ50μmのポリエステルフィルム(A4100、東洋紡社製)を用い、該ポリエステルフィルムの未処理面に、下記導電層用組成物を10mg/m2となるよう塗布して塗膜を形成し、70℃で1分乾燥後、UV50mJで紫外線照射を行い、導電層を形成し、転写フィルムを作製した。
還元剤としてエチレングリコール(EG)を、形態制御剤兼保護コロイド剤としてポリビニルピロリドン(PVP:平均分子量130万、アルドリッチ社製)を使用し、下記に示した核形成工程と粒子成長工程とを分離して粒子形成を行い、AGナノワイヤー分散液を調製した。
反応容器内で160℃に保持したEG液100mLを攪拌しながら、硝酸銀のEG溶液(硝酸銀濃度:1.0モル/L)2.0mLを、一定の流量で1分間かけて添加した。
その後、160℃で10分間保持しながら銀イオンを還元して銀の核粒子を形成した。反応液は、ナノサイズの銀微粒子の表面プラズモン吸収に由来する黄色を呈しており、銀イオンが還元されて銀の微粒子(核粒子)が形成されたことを確認した。
続いて、PVPのEG溶液(PVP濃度:3.0×10−1モル/L)10.0mLを一定の流量で10分間かけて添加した。
上記核形成工程を終了した後の核粒子を含む反応液を、攪拌しながら160℃に保持し、硝酸銀のEG溶液(硝酸銀濃度:1.0×10−1モル/L)100mLと、PVPのEG溶液(PVP濃度:3.0×10−1モル/L)100mLを、ダブルジェット法を用いて一定の流量で120分間かけて添加した。
本粒子成長工程において、30分毎に反応液を採取して電子顕微鏡で確認したところ、核形成工程で形成された核粒子が時間経過に伴ってワイヤー状の形態に成長しており、粒子成長工程における新たな微粒子の生成は認められなかった。最終的に得られたAGナノワイヤーについて、電子顕微鏡写真を撮影し、300個のAGナノワイヤー粒子像の長軸方向及び短軸方向の寸法を測定して算術平均を求めた。短軸方向の平均直径は100nm、長軸方向の平均長さは40μmであった。
粒子成長工程を終了した反応液を室温まで冷却した後、分画分子量0.2μmの限外濾過膜を用いて脱塩水洗処理を施すとともに、溶媒をエタノールに置換した。最後に液量を100mLまで濃縮してAGナノワイヤーのEtOH分散液を調製した。
基材フィルムとして、厚さ50μmのポリエステルフィルム(A4100、東洋紡社製)を用い、該ポリエステルフィルムのプライマー処理面に、下記組成のハードコート層用組成物を乾燥後の厚みが2μmとなるように塗布して塗膜を形成し、該塗膜を70℃で1分乾燥させ、基材フィルム上にハードコート層が形成された被転写体を作製した。
(ハードコート層用組成物)
KAYARAD PET−30(ペンタエリスリトールトリアクリレート/ペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物、日本化薬社製)30質量%
イルガキュア184(BASF社製) 1.5質量%
MEK 50質量%
シクロヘキサノン 18.5質量%
その後、転写フィルムの離型フィルムを剥離させ、被転写体に導電層が転写された導電性転写体を得た。
また、この電界の均一性の劣化による液晶材料の配向の乱れにより、電極表面にざらつき感が見て取られ、外観不良が発生する可能性がある。なお、VA方式は、液晶の配向を垂直配向と水平配向とで変化させて透過光を制御する方式であり、一般的に、無電界時、液晶を垂直配向させることにより、液晶層を垂直配向層により挟持して液晶セルが構成され、電界の印加により液晶材料を水平配向させるように構成される。
直径が200nmを超えると、製造する上側積層体や下側積層体のヘイズ値が高くなったり、光透過性能が不充分となったりすることがある。上記導電性ナノワイヤーの直径の好ましい下限は導電層の導電性の観点から10nmであり、上記直径のより好ましい範囲は15〜180nmである。
また、上記導電性ナノワイヤーの長さが1μm未満であると、充分な導電性能を有する導電層を形成できないことがあり、凝集が発生してヘイズ値の上昇や光透過性能の低下を招く恐れがあることから、上記長さの好ましい上限は500μmであり、上記長さのより好ましい範囲は3〜300μmであり、更に好ましい範囲は10〜30μmである。
なお、上記導電性ナノワイヤーの直径、長さは、例えば、SEM、STEM、TEM等の電子顕微鏡を用い、1000〜50万倍にて上記導電性ナノワイヤーの直径及び長さを測定した10カ所の平均値として求めることができる。
上記導電性炭素繊維としては、例えば、気相成長法炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ、ワイヤーカップ、ワイヤーウォール等が挙げられる。これらの導電性炭素繊維は、1種又は2種以上を使用することができる。
導電層を有する積層体を、転写フィルムを用いた転写法により製造する場合、上記導電層側面と被転写体とが対向するように積層させ、押圧を加えるが、上記導電性ナノワイヤーが導電層の離型フィルム側と反対側の表面(すなわち、導電層の被転写体に押圧される面)から突出していることで、該突出した導電性ナノワイヤーは、被転写体に埋め込まれた状態で転写され、その結果、導電層が転写された被転写体の耐溶剤性が向上し、エッチング等により導電パターンの形成等を好適に行うことができる。また、導電層を有する積層体の耐擦傷性も優れたものとなる。
なお、上記導電層の表面から突出した導電性ナノワイヤーの垂直距離は、例えば、SEM、STEM、TEM等の電子顕微鏡を用い、1000〜50万倍にて上記導電層の表面の観察を行い、上記導電層の表面の平坦な箇所から突出した導電性ナノワイヤーの先端までの垂直距離を測定した10カ所の平均値として求めることができる。
また導電層において、導電性ナノワイヤーを分散混入する樹脂材料は、透明性のものが好ましく、例えば、紫外線又は電子線により硬化する樹脂である電離放射線硬化型樹脂が紫外線又は電子線の照射により硬化したものであることが好ましい。
上記電離放射線硬化型樹脂としては、例えば、アクリレート系等の官能基を有する化合物等の1又は2以上の不飽和結合を有する化合物が挙げられる。1の不飽和結合を有する化合物としては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン等を挙げることができる。2以上の不飽和結合を有する化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリエステルトリ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールジ(メタ)アクリレート、ジグリセリンテトラ(メタ)アクリレート、アダマンチルジ(メタ)アクリレート、イソボロニルジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等の多官能化合物等を挙げることができる。なかでも、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)及びペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)が好適に用いられる。なお、本明細書において「(メタ)アクリレート」は、メタクリレート及びアクリレートを指すものである。また、本発明では、上記電離放射線硬化型樹脂として、上述した化合物をPO、EO等で変性したものも使用できる。
上記電離放射線硬化型樹脂と併用して使用することができる溶剤乾燥型樹脂としては特に限定されず、一般に、熱可塑性樹脂を使用することができる。
上記熱可塑性樹脂としては特に限定されず、例えば、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体、シリコーン系樹脂及びゴム又はエラストマー等を挙げることができる。上記熱可塑性樹脂は、非結晶性で、かつ有機溶媒(特に複数のポリマーや硬化性化合物を溶解可能な共通溶媒)に可溶であることが好ましい。特に、透明性や耐候性という観点から、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース誘導体(セルロースエステル類等)等が好ましい。
上記熱硬化性樹脂としては特に限定されず、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂等を挙げることができる。
この実施形態では、ゲストホスト方式による調光フィルムに代えて、二色性色素を有さないVA方式、IPS(In−Plane−Switching)方式、FFS(Fringe Field Switching)方式、TN(Twisted Nematic)方式による調光フィルムに本発明を適用して、導電性ナノワイヤーによる導電層により電極を形成する。
ここで、IPS方式は、配向させた液晶分子を基板に対して横(水平)方向に回転させることにより透過光量を制御する方式である。
FFS方式は、IPS方式と同じく基板に対して液晶分子が横(水平)方向に動くが、ねじれと曲がりを伴うことにより透過光量を制御する方式である。
TN方式は、電圧がOFFのときは液晶分子が水平に並び、光を通過させて画面が「白」になり、徐々に電圧をかけていくと、液晶分子が垂直に立ち上がっていき、光をさえぎって画面が黒くなる方式である。
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、上述の実施形態を種々に組み合わせ、さらには上述の実施形態を種々に変更することができる。
5D 下側積層体
5U 上側積層体
6、15 基材
8 液晶層
11、16 透明電極
12 スペーサ
13、17 配向層
19 シール材
Claims (4)
- 第1の基材に少なくとも第1の配向層を備えた第1の積層体と、
第2の基材に少なくとも第2の配向層を備えた第2の積層体と、
前記第1及び第2の積層体の間に配置された液晶層とを備え、
前記第1及び又は第2の積層体に設けられた電極の駆動により、透過光を制御する調光フィルムにおいて、
前記電極が、導電性ナノワイヤーによる導電層により形成されており、
前記液晶層に二色性色素が含まれる
調光フィルム。 - 前記導電性ナノワイヤーが、
Agナノワイヤーである
請求項1に記載の調光フィルム。 - 透明部材と、
前記透明部材に配置される請求項1又は請求項2に記載の調光フィルムと、
を備える調光部材。 - 請求項1又は請求項2に記載の調光フィルムが、外光が入射する部位に配置された車両。
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