JP2019207431A - 調光積層体及び調光積層体用樹脂スペーサ - Google Patents

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Abstract

【課題】基材間のギャップを高精度に制御することができる調光積層体を提供する。【解決手段】本発明に係る調光積層体1は、第1の透明基材2と、第2の透明基材3と、第1の透明基材と上記第2の透明基材との間に配置された調光層4とを備え、調光層が、複数の樹脂スペーサ6を含む。【選択図】図1

Description

本発明は、調光性能を有する調光積層体、及び調光積層体に用いられる樹脂スペーサに関する。
調光ガラスや調光フィルム等の調光材料は、電界の印加の有無により光透過率が変化する性質を有し、入射光量の調整が可能な材料である。また、光透過率を変化させる作用機構によって、調光材料の方式は、SPD(Suspended Particle Device)方式とPDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)方式とに大別される。
SPD方式は、光調整懸濁液を樹脂マトリックス中に分散させる方式である。光調整懸濁液は、光調整粒子を含む。光調整粒子は、電界に対して応答可能である。SPD方式においては、電界が印加されていない状態では、光調整懸濁液中に分散している光調整粒子がブラウン運動により光を吸収、散乱、又は反射するため、入射光は調光材料中を透過しない。電界が印加されると、光調整粒子が分極を起こして電界に対して平行な方向に配列するため、入射光は調光材料中を透過する。このように、SPD方式では、光調整粒子の分極配向を利用することで、光透過率を調整することができる。
SPD方式の調光材料の一例として、下記の特許文献1には、第一の基板と、第二の基板と、第一の電極と、第二の電極と、懸濁液とを有する懸濁粒子装置が開示されている。上記第一の電極と上記第二の電極と上記懸濁液とが、上記第一の基板と上記第二の基板との間に配置されている。上記懸濁液は、異方性形状を有する粒子及び分散媒を含み、上記分散媒中に上記粒子が分散されている。調光開始期間において、上記第一の電極と上記第二の電極との間に第1の交流電圧を印加することにより、上記粒子の状態が、無秩序状態から電界に沿う配向状態へと変化する。調光期間において、上記第一の電極と上記第二の電極との間に第2の交流電圧を印加することにより、上記粒子の配向状態が維持される。調光停止期間において、上記第一の電極と上記第二の電極との間の交流電圧を等電位とすることにより、上記粒子の状態が、上記配向状態から無秩序状態へと変化する。
PDLC方式は、液晶を樹脂マトリックス中に分散させる方式である。PDLC方式の形態として、液晶と樹脂マトリックスとを、連続相として分散させた形態や、液晶を、樹脂マトリックス中に液晶カプセルとして分散させた形態等がある。電界が印加されていない状態では、液晶分子配向が均一ではないために、樹脂マトリックスと液晶との屈折率の違いにより、入射光は調光材料中で散乱して、不透明な状態が観察される。電界が印加されると、液晶分子が電界に対して平行な方向に配列する。この際に、樹脂マトリックスの屈折率と液晶の屈折率とが同等になることで、入射光は調光材料中を透過することでき、透明な状態が観察される。このように、PDLC方式では、液晶の分子配向を利用することで、光透過率を調整している。
PDLC方式の調光材料の一例として、下記の特許文献2には、高分子/液晶複合材料層の両面に、ITO層が接合されている調光デバイスが開示されている。上記高分子/液晶複合材料層は、アクリル系モノマーの重合体である高分子材料中に、液晶材料が分散された層である。上記アクリル系モノマーと上記液晶材料の合計量に対する上記アクリル系モノマーの比率は、30〜45重量%である。上記高分子/液晶複合材料層と上記ITO層との間には、シランカップリング剤層が配置されている。
特開2014−139693号公報 WO2016/051894A1
特許文献1,2に記載のような従来の調光材料では、スペーサが用いられていないために、調光材料における基材間のギャップの均一性を確保することができず、色むらが発生することがある。
本発明の目的は、基材間のギャップを高精度に制御することができる調光積層体を提供することである。また、本発明の目的は、基材間のギャップを高精度に制御することができる調光積層体用樹脂スペーサを提供することである。
本発明の広い局面によれば、第1の透明基材と、第2の透明基材と、前記第1の透明基材と前記第2の透明基材との間に配置された調光層とを備え、前記調光層が、複数の樹脂スペーサを含む、調光積層体が提供される。
本発明に係る調光積層体のある特定の局面では、前記樹脂スペーサが、球状又は柱状である。
本発明に係る調光積層体のある特定の局面では、前記調光層が、バインダーと、前記バインダー中に分散している液晶材料とをさらに含む。
本発明に係る調光積層体のある特定の局面では、前記調光層が、樹脂マトリックスと、前記樹脂マトリックス中に分散している光調整懸濁液とをさらに含む。
本発明に係る調光積層体のある特定の局面では、上記調光積層体は、曲面部を有する。
本発明に係る調光積層体のある特定の局面では、前記樹脂スペーサが、球状であり、前記樹脂スペーサの粒子径のCV値が、2.0%以上である。この場合に、前記樹脂スペーサの10%K値が、10000N/mm以下であることが好ましい。
本発明に係る調光積層体のある特定の局面では、前記樹脂スペーサの平均粒子径が、1μm以上、50μm以下である。
本発明に係る調光積層体のある特定の局面では、前記樹脂スペーサが、柱状であり、前記樹脂スペーサの10%K値が、10000N/mm以下である。
本発明に係る調光積層体のある特定の局面では、前記樹脂スペーサの平均高さが、1μm以上、50μm以下である。
本発明の広い局面によれば、第1の透明基材と、第2の透明基材と、前記第1の透明基材と前記第2の透明基材との間に配置された調光層とを備える調光積層体において、前記調光層に用いられる樹脂スペーサであり、前記樹脂スペーサが、球状又は柱状であり、前記樹脂スペーサが球状である場合には、球状の前記樹脂スペーサの粒子径のCV値が、2.0%以上であり、前記樹脂スペーサが柱状である場合には、柱状の前記スペーサの10%K値が、10000N/mm以下である、調光積層体用樹脂スペーサが提供される。
本発明に係る調光積層体は、第1の透明基材と、第2の透明基材と、上記第1の透明基材と上記第2の透明基材との間に配置された調光層とを備え、上記調光層が、複数の樹脂スペーサを含むので、基材間のギャップを高精度に制御することができる。
本発明に係る調光積層体用樹脂スペーサは、第1の透明基材と、第2の透明基材と、上記第1の透明基材と上記第2の透明基材との間に配置された調光層とを備える調光積層体において、上記調光層に用いられる樹脂スペーサである。本発明に係る樹脂スペーサでは、上記樹脂スペーサが、球状又は柱状である。本発明に係る樹脂スペーサでは、上記樹脂スペーサが球状である場合には、球状の上記樹脂スペーサの粒子径のCV値が、2.0%以上であり、上記樹脂スペーサが柱状である場合には、柱状の上記樹脂スペーサの10%K値が、10000N/mm以下である。本発明の樹脂スペーサでは、上記の構成が備えられているので、基材間のギャップを高精度に制御することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るPDLC方式の調光積層体を模式的に示す断面図である。 図2は、本発明の第2の実施形態に係るSPD方式の調光積層体を模式的に示す断面図である。
以下、本発明を詳細に説明する。なお、本明細書において、例えば、「(メタ)アクリレート」は「アクリレート」と「メタクリレート」との一方又は双方を意味し、「(メタ)アクリル」は「アクリル」と「メタクリル」との一方又は双方を意味する。
(調光積層体)
本発明に係る調光積層体は、第1の透明基材と、第2の透明基材と、上記第1の透明基材と上記第2の透明基材との間に配置された調光層とを備える。本発明に係る調光積層体は、上記調光層が、複数の樹脂スペーサを含む。
本発明に係る調光積層体では、上記の構成が備えられているので、基材間のギャップを高精度に制御することができる。
また、本発明に係る調光積層体は、曲面部を有する形態とすることができる。例えば、透明基材を曲面状態で用いることができる。従来の調光材料が曲面部を有する場合には、基材間のギャップの均一性を確保することは非常に困難である。しかし、本発明に係る調光積層体では、上記の構成が備えられているので、例えば、上記調光積層体が曲面部を有していても、曲面部で上記調光層が押しつぶされることなく、基材間のギャップの均一性を確保することができる。結果として、ギャップの不均一性から生じる色むら等の不具合の発生を抑制することができる。
本発明の効果がより一層発揮されるので、上記調光積層体は、曲面部を有することが好ましく、曲面部を有する状態で用いられることが好ましい。上記調光積層体は、折り曲げられた形状又は湾曲された形状を有することが好ましく、折り曲げられた形状又は湾曲された形状で用いられることが好ましい。上記調光積層体は、折り曲げ部又は湾曲部を有していてもよい。上記調光積層体及び上記透明基材は、折り曲げられた形状又は湾曲された形状とすることが可能であるように、フレキシブル性を有することが好ましい。
上記透明基材は、例えば、光透過性を有する基材(光透過性基材)である。例えば、透明基材の一方側から、透明基材を介して他方側に光が透過する。例えば、透明基材の一方側から、透明基材を介して他方側にある物質を目視したときに、物質を視認可能である。透明には、例えば半透明も含まれる。透明基材は、無色透明であってもよく、有色透明であってもよい。
次に、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るPDLC方式の調光積層体を模式的に示す断面図である。図2は、本発明の第2の実施形態に係るSPD方式の調光積層体を模式的に示す断面図である。なお、図1,2において、調光層及び樹脂スペーサの大きさ、厚み、形状及び添加量等は、図示の便宜上、実際の大きさ及び形状から適宜変更している。
図1に示すPDLC方式の調光積層体1は、第1の基材2と、第2の基材3と、調光層4とを備える。調光層4は、第1の基材2と第2の基材3との間に挟まれている。調光層4は、第1の基材2と第2の基材3との間に配置されている。第1の基材2と、第2の基材3との間において、調光層4の周囲に、シール剤が配置されていてもよい。
調光層4は、液晶カプセル4Aと、バインダー4Bと、樹脂スペーサ6とを含む。液晶カプセル4Aは液晶材料である。液晶カプセル4Aは、バインダー4B中に分散している。液晶カプセル4Aは、バインダー4B中にカプセル状に保持されている。液晶材料は、カプセル状でバインダー中に分散していてもよく、液晶材料が連続相としてバインダー中に分散していてもよい。
樹脂スペーサ6は、球状の樹脂スペーサである。樹脂スペーサは、球状であってもよく、柱状であってもよい。樹脂スペーサ6は、第1の基材2と第2の基材3とに接触している。樹脂スペーサ6は、第1の基材2と第2の基材3とのギャップを制御している。
第1の基材2の表面上及び第2の基材3の表面上には透明電極が形成されている(図示せず)。透明電極の材料としては、インジウム錫オキサイド(ITO)等が挙げられる。
PDLC方式の調光積層体1に電界が印加されていない状態では、液晶カプセル4A内の液晶分子の配向が均一ではないために、バインダー4Bと液晶材料との屈折率の違いにより、入射光がバインダー中で散乱して、不透明な状態となる。
PDLC方式の調光積層体1に電界が印加されると、液晶カプセル4A内の液晶分子が電界に対して平行な方向に配列する。この状態でバインダー4Bと液晶材料との屈折率が同等になるため、光が透過することができ、透明な状態となる。
図2に示すSPD方式の調光積層体11は、第1の基材2と、第2の基材3と、調光層5とを備える。調光層5は、第1の基材2と第2の基材3との間に挟まれている。調光層5は、第1の基材2と第2の基材3との間に配置されている。
調光層5は、光調整懸濁液の液滴5Aと、樹脂マトリックス5Bと、樹脂スペーサ6とを含む。光調整懸濁液の液滴5Aは、樹脂マトリックス5B中に分散している。光調整懸濁液の液滴5Aは、樹脂マトリックス5B中に液滴状態で保持されている。
光調整懸濁液の液滴5Aは、分散媒5Aaと光調整粒子5Abとを含む。光調整粒子5Abは、分散媒5Aa中に分散している。
樹脂スペーサ6は、球状の樹脂スペーサである。樹脂スペーサは、球状であってもよく、柱状であってもよい。樹脂スペーサ6は、第1の基材2と第2の基材3とに接触している。樹脂スペーサ6は、第1の基材2と第2の基材3とのギャップを制御している。
第1の基材2の表面上及び第2の基材3の表面上には透明電極が形成されている(図示せず)。透明電極の材料としては、インジウム錫オキサイド(ITO)等が挙げられる。
SPD方式の調光積層体11に電界が印加されていない状態では、光調整懸濁液の液滴5Aを構成する分散媒5Aa中に分散している光調整粒子5Abのブラウン運動により、入射光が光調整粒子5Abに吸収、散乱、又は反射され、入射光は調光層5を透過することができない。
SPD方式の調光積層体11に電界が印加されると、光調整粒子5Abが電界に対して平行な方向に配列する。このため、入射光は、配列した光調整粒子5Ab間を通過することができ、調光層5を透過することできる。
以下、本発明の他の詳細を説明する。
(樹脂スペーサ)
本発明に係る樹脂スペーサは、調光積層体に用いられる樹脂スペーサである。具体的には、本発明に係る調光積層体用樹脂スペーサは、第1の透明基材と、第2の透明基材と、上記第1の透明基材と上記第2の透明基材との間に配置された調光層とを備える調光積層体において、上記調光層に用いられる樹脂スペーサである。本発明に係る樹脂スペーサは、球状又は柱状である。本発明に係る樹脂スペーサが球状である場合には、球状の上記樹脂スペーサの粒子径のCV値は、2.0%以上である。本発明に係る樹脂スペーサが柱状である場合には、柱状の上記樹脂スペーサの10%K値は、10000N/mm以下である。
本発明に係る樹脂スペーサでは、上記の構成が備えられているので、基材間のギャップを高精度に制御することができる。
本発明に係る調光積層体において、上記樹脂スペーサは、球状又は柱状であることが好ましい。本発明に係る調光積層体及び本発明に係る樹脂スペーサに関して、上記樹脂スペーサは、球状であってもよく、柱状であってもよい。上記樹脂スペーサは、球状であることがより好ましい。上記樹脂スペーサが球状であると、調光積層体を製造する際に、ロールツーロールプロセスを適用することができ、調光積層体の製造コストを低減することができる。球状は、真球状に限定されず、略球状も含まれ、例えば、アスペクト比(長径/短径)が1.5以下である形状も含まれる。柱状としては、円柱状及び多角柱状等が挙げられる。
上記樹脂スペーサを形成するための樹脂として、種々の有機物が好適に用いられる。上記樹脂スペーサを形成するための樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン等のポリオレフィン樹脂;ポリメチルメタクリレート及びポリメチルアクリレート等のアクリル樹脂;ポリカーボネート、ポリアミド、フェノールホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ジビニルベンゼン重合体、並びにジビニルベンゼン共重合体等が挙げられる。上記ジビニルベンゼン共重合体等としては、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体及びジビニルベンゼン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。上記樹脂スペーサの硬度を好適な範囲に容易に制御できるので、上記樹脂スペーサを形成するための樹脂は、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を1種又は2種以上重合させた重合体であることが好ましい。
上記樹脂スペーサを、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を重合させて得る場合、上記エチレン性不飽和基を有する重合性単量体としては、非架橋性の単量体と架橋性の単量体とが挙げられる。
上記非架橋性の単量体としては、例えば、ビニル化合物として、スチレン、α−メチルスチレン、クロルスチレン等のスチレン単量体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル等のビニルエーテル化合物;酢酸ビニル、酪酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等の酸ビニルエステル化合物;塩化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン含有単量体;(メタ)アクリル化合物として、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート化合物;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレン(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の酸素原子含有(メタ)アクリレート化合物;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル含有単量体;トリフルオロメチル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロエチル(メタ)アクリレート等のハロゲン含有(メタ)アクリレート化合物;α−オレフィン化合物として、ジイソブチレン、イソブチレン、リニアレン、エチレン、プロピレン等のオレフィン化合物;共役ジエン化合物として、イソプレン、ブタジエン等が挙げられる。
上記架橋性の単量体としては、例えば、ビニル化合物として、ジビニルベンゼン、1,4−ジビニロキシブタン、ジビニルスルホン等のビニル単量体;(メタ)アクリル化合物として、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンジ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(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、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート化合物;アリル化合物として、トリアリル(イソ)シアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリルフタレート、ジアリルアクリルアミド、ジアリルエーテル;シラン化合物として、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリエチルシラン、t−ブチルジメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、トリメトキシシリルスチレン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等のシランアルコキシド化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジメトキシメチルビニルシシラン、ジメトキシエチルビニルシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、ジエトキシエチルビニルシラン、エチルメチルジビニルシラン、メチルビニルジメトキシシラン、エチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、エチルビニルジエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の重合性二重結合含有シランアルコキシド;デカメチルシクロペンタシロキサン等の環状シロキサン;片末端変性シリコーンオイル、両末端シリコーンオイル、側鎖型シリコーンオイル等の変性(反応性)シリコーンオイル;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等のカルボキシル基含有単量体等が挙げられる。
上記樹脂スペーサは、上記エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を重合させることによって得ることができる。上記の重合方法は特に限定されず、ラジカル重合、イオン重合、重縮合(縮合重合、縮重合)、付加縮合、リビング重合、リビングラジカル重合等の公知の方法により重合させることができる。
球状の上記樹脂スペーサは、上記エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を用いて、ラジカル重合等を行うことで容易に得ることができる。例えば、ラジカル重合開始剤の存在下で懸濁重合する方法、並びに非架橋の種粒子を用いてラジカル重合開始剤とともに単量体を膨潤させて重合する方法であるシード重合法及び分散重合法等によって得ることができる。
柱状の上記樹脂スペーサは、パターニング加工により容易に得ることができる。例えば、基材上に上記エチレン性不飽和基を有する重合性単量体等を含む樹脂組成物を所定の厚みとなるように塗布する。その後、熱等により重合させ、重合体とする。得られた重合体の表面上に所定のレジスト材料を塗布し、光等によりレジスト材料を硬化させてレジスト膜とする。次に、レジスト膜が形成されていない重合体の部分を除去し、レジスト膜を剥離することで、柱状の上記樹脂スペーサを得ることができる。なお、柱状の上記樹脂スペーサの形成方法は、この方法に限定されない。
基材間のギャップを確保する観点からは、球状の上記樹脂スペーサの粒子径のCV値は、好ましくは2.0%以上、より好ましくは2.5%以上である。従来の樹脂スペーサの役割から鑑みると、球状の上記樹脂スペーサの粒子径のCV値は小さいほど好ましいとされる。一方、本発明の調光積層体においては、球状の上記樹脂スペーサの粒子径のCV値が上記範囲内であることが好ましく、それによって、特に調光積層体が曲面部を有する場合や調光積層体を折り曲げる等の操作を行った場合に、樹脂スペーサが調光積層体に追従することができ、樹脂スペーサの移動を抑制することができる。球状の上記樹脂スペーサの粒子径のCV値の上限は特に限定されない。球状の上記樹脂スペーサの粒子径のCV値は、30%以下であってもよい。
球状の上記樹脂スペーサの粒子径のCV値(変動係数)は、以下のようにして測定できる。
CV値(%)=(ρ/Dn)×100
ρ:球状の上記樹脂スペーサの粒子径の標準偏差
Dn:球状の上記樹脂スペーサの粒子径の平均値
球状の上記樹脂スペーサの形状は特に限定されない。球状の上記樹脂スペーサの形状は、球状であってもよく、扁平状等の球形状以外の形状であってもよい。
基材間のギャップを確保する観点、及び基材への傷付きを防止する観点からは、球状の上記樹脂スペーサの10%K値は、好ましくは10000N/mm以下、より好ましくは7000N/mm以下である。球状の上記樹脂スペーサの10%K値の下限は特に限定されない。球状の上記樹脂スペーサの10%K値は、10N/mm以上であってもよい。
球状の上記樹脂スペーサの10%K値は、以下のようにして測定できる。
微小圧縮試験機を用いて、円柱(直径50μm、ダイヤモンド製)の平滑圧子端面で、25℃、最大試験荷重20mNを60秒かけて負荷する条件下で球状の樹脂スペーサを圧縮する。このときの荷重値(N)及び圧縮変位(mm)を測定する。得られた測定値から、上記10%K値を下記式により求めることができる。上記微小圧縮試験機として、例えば、フィッシャー社製「フィッシャースコープH−100」等が用いられる。
10%K値(N/mm)=(3/21/2)・F・S−3/2・R−1/2
F:球状の樹脂スペーサが10%圧縮変形したときの荷重値(N)
S:球状の樹脂スペーサが10%圧縮変形したときの圧縮変位(mm)
R:球状の樹脂スペーサの半径(mm)
実用性の観点からは、球状の上記樹脂スペーサの平均粒子径は、好ましくは1μm以上、より好ましくは8μm以上であり、好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下である。
球状の上記樹脂スペーサの粒子径は、球状の上記樹脂スペーサが真球状である場合には直径を意味し、球状の上記樹脂スペーサが真球状以外の形状である場合には、その体積相当の真球と仮定した際の直径を意味する。
また、球状の上記樹脂スペーサが複数である場合には、球状の上記樹脂スペーサの粒子径は、球状の上記樹脂スペーサを任意の粒子径測定装置により測定した平均粒子径を意味する。例えば、レーザー光散乱、電気抵抗値変化、撮像後の画像解析等の原理を用いた粒度分布測定機が利用できる。具体的には、球状の上記樹脂スペーサが複数の場合には、球状の上記樹脂スペーサの粒子径の測定方法としては、例えば、粒度分布測定装置(ベックマンコールター社製「Multisizer4」)を用いて、約100000個の粒子径を測定し、平均粒子径を測定する方法が挙げられる。上記平均粒子径は、数平均粒子径を示す。
球状の上記樹脂スペーサのアスペクト比は、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.3以下である。上記アスペクト比は、長径/短径を示す。球状の上記樹脂スペーサが複数の場合には、好ましくは、上記アスペクト比は、任意の球状の樹脂スペーサ10個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、最大径と最小径をそれぞれ長径、短径とし、各球状の上記樹脂スペーサの長径/短径の平均値を算出することにより求められる。
基材間のギャップを確保する観点からは、柱状の上記樹脂スペーサの高さのCV値は、好ましくは2.0%以上、より好ましくは2.5%以上である。柱状の上記樹脂スペーサの高さのCV値の上限は特に限定されない。柱状の上記樹脂スペーサの高さのCV値は、30%以下であってもよい。
柱状の上記樹脂スペーサの高さのCV値(変動係数)は、以下のようにして測定できる。
CV値(%)=(ρ/Dn)×100
ρ:柱状の上記樹脂スペーサの高さの標準偏差
Dn:柱状の上記樹脂スペーサの高さの平均値
基材間のギャップを確保する観点、及び基材への傷付きを防止する観点からは、柱状の上記樹脂スペーサの10%K値は、好ましくは10000N/mm以下、より好ましくは7000N/mm以下である。柱状の上記樹脂スペーサの10%K値の下限は特に限定されない。柱状の上記樹脂スペーサの10%K値は、10N/mm以上であってもよい。
柱状の上記樹脂スペーサの10%K値は、以下のようにして測定できる。また、柱状の上記樹脂スペーサの10%K値は、調光積層体の配置状態において、第1の透明基材と第2の透明基材とを結ぶ方向にて柱状の樹脂スペーサを圧縮して測定されることが好ましい。
微小圧縮試験機を用いて、円柱(直径50μm、ダイヤモンド製)の平滑圧子端面で、25℃、最大試験荷重20mNを60秒かけて負荷する条件下で柱状の樹脂スペーサを圧縮する。このときの荷重値(N)及び圧縮変位(mm)を測定する。得られた測定値から、上記10%K値を下記式により求めることができる。上記微小圧縮試験機として、例えば、フィッシャー社製「フィッシャースコープH−100」等が用いられる。
10%K値(N/mm)=(3/21/2)・F・S−3/2・R−1/2
F:柱状の樹脂スペーサが10%圧縮変形したときの荷重値(N)
S:柱状の樹脂スペーサが10%圧縮変形したときの圧縮変位(mm)
R:柱状の樹脂スペーサの半径(mm)
実用性の観点からは、柱状の上記樹脂スペーサの平均高さは、好ましくは1μm以上、より好ましくは8μm以上であり、好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下である。
上記平均高さは、柱状の上記樹脂スペーサを走査型電子顕微鏡で観察し、観察された画像における任意に選択した50個の各柱状の樹脂スペーサの最大高さを算術平均することにより求められる。
柱状の上記樹脂スペーサのアスペクト比は、好ましくは20以下、より好ましくは10以下である。上記アスペクト比は、最大長さ方向寸法/最小長さ方向寸法を示す。柱状の上記樹脂スペーサが複数の場合には、好ましくは、上記アスペクト比は、任意の柱状の樹脂スペーサ10個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、最大径と最小径をそれぞれ長径、短径とし、各柱状の上記樹脂スペーサの長径/短径の平均値を算出することにより求められる。
調光積層体の視認性をより一層高める観点からは、上記樹脂スペーサの可視光透過率は、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上である。
上記樹脂スペーサの可視光透過率は、以下のようにして測定できる。
樹脂スペーサと同一組成の板状サンプルを作製し、分光測定等を実施し、ISO13837(2008)に準拠して可視光透過率を測定することができる。また、JIS K6714規格に準拠した方法等によって測定することもできる。
上記樹脂スペーサは、調光積層体に用いられる。上記樹脂スペーサは調光ガラス用スペーサとして用いられてもよく、調光フィルム用スペーサとして用いられてもよい。
(調光層)
上記調光層は、調光性を有していることが好ましい。上記調光性とは、電界の印加の有無により可視光透過率が変化し、入射光量を調整することができる性質である。上記調光層の材料は、特に限定されず、調光性を有していれば、どのような材料であってもよい。
(PDLC方式)
上記調光層は、バインダーと、上記バインダー中に分散している液晶材料とをさらに含むことが好ましい。
上記液晶材料は、特に限定されず、電界の印加によって配向が変化する性質を有して入れば、どのような液晶材料であってもよい。上記液晶材料は、上記バインダー中に連続相として分散していてもよく、上記バインダー中に液晶ドロップ状又は液晶カプセル状で分散してもよい。上記液晶材料としては、ネマチック液晶、及びコレステリック液晶等が挙げられる。
上記コレステリック液晶の材料としては、ステロイド系コレステロール誘導体、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、安息香酸エステル系、ビフェニル系、ターフェニル系、シクロヘキシルカルボン酸エステル系、フェニルシクロヘキサン系、ビフェニルシクロヘキサン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサンエステル系、シクロヘキシルエタン系、シクロヘキサン系、トラン系、アルケニル系、スチルベン系、縮合多環系等のネマチック液晶やスメクチック液晶、及びこれらの混合液晶に、シッフ塩基系、アゾ系、エステル系、ビフェニル系等の光学活性材料からなるカイラル成分を添加した材料等が挙げられる。上記コレステリック液晶の材料は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記バインダーは、上記液晶材料を保持し、上記液晶材料の流動を抑制する。上記バインダーは、液晶材料に溶解せず、外力に耐えうる強度を持ち、さらに、反射光及び入射光に対して高い透過性を有していれば、特に限定されない。上記バインダーの材料としては、ゼラチン、ポリビニルアルコール、セルロース誘導体、ポリアクリル酸系ポリマー、エチレンイミン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリアミジン、イソプレン系スルホン酸ポリマー等の水溶性高分子材料、及びフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の水性エマルジョン化できる材料等が挙げられる。上記バインダーの材料は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記バインダーは、架橋剤によって架橋されていることが好ましい。上記架橋剤は、上記バインダー間で架橋が形成され、上記バインダーを硬膜化、難溶化、又は不溶化するものであれば、特に限定されない。上記架橋剤としては、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、グリオキサール、多価金属塩化合物のカリミョウバン水和物、アジピン酸ジヒドラジド、メラミンホルマリンオリゴマ、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリアミドエピクロロヒドリン、及びポリカルボジイミド等が挙げられる。上記架橋剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(SPD方式)
上記調光層は、樹脂マトリックスと、上記樹脂マトリックス中に分散している光調整懸濁液とをさらに含むことが好ましい。
上記光調整懸濁液は、分散媒と、分散媒中に分散した光調整粒子を含む。
上記光調整粒子としては、ポリヨウ化物、カーボンブラック等の炭素系材料、銅、ニッケル、鉄、コバルト、クロム、チタン、アルミニウム等の金属材料、及び窒化ケイ素、窒化チタン、酸化アルミニウム等の無機化合物材料等が挙げられる。また、これらの材料がポリマーで被覆された粒子であってもよい。上記光調整粒子は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記分散媒は、上記光調整粒子を流動可能な状態で分散させる。上記分散媒は、上記光調整粒子に選択的に付着し、上記光調整粒子を被覆し、樹脂マトリックスとの相分離の際に上記光調整粒子が相分離された液滴相に移動するように作用し、電気導電性がなく、樹脂マトリックスとは親和性がない材料であることが好ましい。さらに、上記分散媒は、調光積層体とした際に、樹脂マトリックスとの屈折率が近似した液状共重合体であることが好ましい。上記液状共重合体としては、フルオロ基又は水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルオリゴマーが好ましく、フルオロ基及び水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルオリゴマーがより好ましい。このような共重合体を使用すると、フルオロ基又は水酸基のモノマー単位が光調整粒子に向き、残りのモノマー単位が光調整懸濁液の液滴を樹脂マトリックス中で安定化させる。このため、光調整懸濁液内に光調整粒子が分散しやすく、樹脂マトリックスとの相分離の際に光調整粒子が相分離される液滴内に誘導されやすい。
上記フルオロ基又は水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルオリゴマーとしては、メタクリル酸2,2,2−トリフルオロエチル/アクリル酸ブチル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体、アクリル酸3,5,5−トリメチルヘキシル/アクリル酸2−ヒドロキシプロピル/フマール酸共重合体、アクリル酸ブチル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体、アクリル酸2,2,3,3−テトラフルオロプロピル/アクリル酸ブチル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体、アクリル酸1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル/アクリル酸ブチル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体、アクリル酸1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシル/アクリル酸ブチル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体、メタクリル酸2,2,2−トリフルオロエチル/アクリル酸ブチル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体、メタクリル酸2,2,3,3−テトラフルオロプロピル/アクリル酸ブチル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体、メタクリル酸1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル/アクリル酸ブチル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体、及びメタクリル酸1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシル/アクリル酸ブチル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体等が挙げられる。また、これらの(メタ)アクリル酸エステルオリゴマーはフルオロ基及び水酸基の両方を有することがより好ましい。
上記(メタ)アクリル酸エステルオリゴマーの重量平均分子量は、好ましくは1000以上、より好ましくは2000以上であり、好ましくは20000以下、より好ましくは10000以下である。
上記調光層は、上記樹脂マトリックスを形成するための樹脂材料と、上記光調整懸濁液とを用いて、作製することができる。
上記樹脂材料は、エネルギー線を照射することにより硬化する樹脂材料であることが好ましい。エネルギー線を照射することにより硬化する樹脂材料としては、光重合開始剤及び、紫外線、可視光線、電子線等のエネルギー線により硬化する高分子化合物を含む高分子組成物が挙げられる。上記高分子組成物としては、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体及び光重合開始剤を含む高分子組成物が挙げられる。上記エチレン性不飽和基を有する重合性単量体としては、非架橋性の単量体と架橋性の単量体とが挙げられる。
上記非架橋性の単量体としては、上述した非架橋性の単量体が挙げられる。上記架橋性の単量体としては、上述した架橋性の単量体が挙げられる。
上記光重合開始剤としては、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、及び(1−ヒドロキシシクロヘキシル)フェニルケトン等が挙げられる。
上記樹脂材料は、有機溶剤可溶型樹脂、熱可塑性樹脂、及びポリ(メタ)アクリル酸等を含んでいてもよい。また、上記樹脂材料は、着色防止剤、酸化防止剤、及び密着性付与剤等の各種添加剤を含んでいてもよく、溶剤を含んでいてもよい。
(第1の透明基材及び第2の透明基材)
上記第1の透明基材及び第2の透明基材の材料は、特に限定されない。上記第1の透明基材の材料と第2の透明基材の材料とは同一であってもよく、異なっていてもよい。上記透明基材の材料としては、ガラス及び樹脂フィルム等が挙げられる。上記ガラスとしては、一般建築用のソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、硼珪酸ガラス、及びその他用途における各種組成のガラス等、並びに熱反射ガラス、熱吸収ガラス、及び強化ガラス等の機能ガラスが挙げられる。上記樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルム、ポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム、アクリル樹脂系フィルム等の樹脂フィルムが挙げられる。透明性、成形性、接着性、加工性等に優れていることから、上記透明基材は、樹脂基材であることが好ましく、樹脂フィルムであることがより好ましく、ポリエチレンテレフタレートフィルムであることが更に好ましい。
上記透明基材は、調光のための電界を印加可能であるように、基材本体と、基材本体の表面に形成された透明導電膜とを備えることが好ましい。上記透明導電膜としては、インジウム錫オキサイド(ITO)、SnO、及びIn等が挙げられる。
調光積層体の視認性をより一層高める観点からは、上記第1の透明基材及び第2の透明基材の可視光透過率は、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上である。
上記透明基材の可視光透過率は、以下のようにして測定できる。
分光測定等を実施し、ISO13837(2008)に準拠して可視光透過率を測定することができる。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
(実施例1)
(1)スペーサ
樹脂スペーサ1の作製:
ジビニルベンゼン(純度96%)1000重量部に過酸化ベンゾイル20重量部を加えて、均一に溶解するまで攪拌し、モノマー混合液を得た。分子量約1700のポリビニルアルコールを純水に溶解させた2重量%水溶液4000重量部を、反応釜に入れた。この中に、得られたモノマー混合液を入れ、4時間攪拌することで、モノマーの液滴が所定の粒径になるように、粒径を調整した。この後、90℃の窒素雰囲気下で9時間反応を行い、モノマー液滴の重合反応を行って、粒子を得た。得られた粒子を熱水、メタノール及びアセトンのそれぞれにて数回洗浄した後、分級操作を行って樹脂スペーサ1を回収した。樹脂スペーサ1の平均粒子径は10.1μmであった。
(2)調光積層体
SPD方式の調光積層体1の作製:
透明かつ導電性を有するITOが蒸着されたPETフィルム2枚の間に、樹脂スペーサ1を5重量%分散させたこと以外は公知のSPD層が配置された調光フィルムを作製した。2枚の透明ガラスに調光フィルムを挟みこむことで、SPD方式の調光積層体1を作製した(曲面:無)。
SPD方式の調光積層体2の作製:
上記SPD方式の調光積層体1で作製した調光フィルムを3mmRの2枚の透明曲げガラスに挟みこむことで、SPD方式の調光積層体2を作製した(曲面(湾曲された形状):有)。
PDLC方式の調光積層体1の作製:
透明かつ導電性を有するITOが蒸着されたPETフィルム2枚の間に、樹脂スペーサ1を5重量%分散させたこと以外は公知のPDLC層が配置された調光フィルムを作製した。2枚の透明ガラスに調光フィルムを挟みこむことで、PDLC方式の調光積層体1を作製した(曲面:無)。
PDLC方式の調光積層体2の作製:
上記PDLC方式の調光積層体1で作製した調光フィルムを3mmRの2枚の透明曲げガラスに挟みこむことで、PDLC方式の調光積層体2を作製した(曲面(湾曲された形状):有)。
(実施例2)
樹脂スペーサ2の作製:
ジビニルベンゼン(純度96%)1000重量部を、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート100重量部、イソボルニルアクリレート800重量部及びシクロヘキシルメタクリレート100重量部に変更したこと以外は、樹脂スペーサ1と同様にして、樹脂スペーサ2を作製した。樹脂スペーサ2の平均粒子径は12.0μmであった。
調光積層体の作製の際、樹脂スペーサ1の代わりに、樹脂スペーサ2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、調光積層体を作製した。
(実施例3)
樹脂スペーサ3の作製:
両末端アクリルシリコーンオイル(信越化学工業社製「X−22−2445」)30重量部に、tert−ブチル−2−エチルペルオキシヘキサノアート(重合開始剤、日油社製「パーブチルO」)0.5重量部を溶解させた溶解液Aを用意した。また、イオン交換水150重量部に、ラウリル硫酸トリエタノールアミン塩40重量%水溶液(乳化剤)0.8重量部とポリビニルアルコール(重合度:約2000、けん化度:86.5〜89モル%、日本合成化学社製「ゴーセノールGH−20」)の5重量%水溶液80重量部とを混合して、水溶液Bを用意した。温浴槽中に設置したセパラブルフラスコに、上記溶解液Aを入れた後、上記水溶液Bを添加した。その後、Shirasu Porous Glass(SPG)膜(細孔平均径約20μm)を用いることで、乳化を行った。その後、85℃に昇温して、9時間重合を行った。重合後の粒子の全量を遠心分離により水洗浄した後、分級操作を行って樹脂スペーサ3を作製した。樹脂スペーサ3の平均粒子径は9.7μmであった。
調光積層体の作製の際、樹脂スペーサ1の代わりに、樹脂スペーサ3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、調光積層体を作製した。
(実施例4)
樹脂スペーサ4の作製:
実施例1と同様にして重合反応を行い、粒子を得た。得られた粒子を熱水、メタノール及びアセトンのそれぞれにて数回洗浄した後、分級操作を行って樹脂スペーサ4を回収した。樹脂スペーサ4の平均粒子径は20.0μmであった。
調光積層体の作製の際、樹脂スペーサ1の代わりに、樹脂スペーサ4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、調光積層体を作製した。
(比較例1)
調光積層体の作製の際、樹脂スペーサを用いずに、実施例1と同様にして調光積層体を作製した。
(比較例2)
シリカスペーサ:
積水化学工業社製「ミクロパールSI−H100」(平均粒子径10.0μm)
調光積層体の作製の際、樹脂スペーサ1の代わりに、シリカスペーサを用いたこと以外は、実施例1と同様にして調光積層体を作製した。
(評価)
(1)平均粒子径
得られたスペーサについて、粒度分布測定装置(ベックマンコールター社製「Multisizer4」)を用いて、約100000個の粒径を測定し、平均粒子径及び標準偏差を測定した。
(2)CV値
得られたスペーサについて、上述した方法で、スペーサの粒子径のCV値を算出した。
(3)10%K値
得られたスペーサについて、フィッシャー社製「フィッシャースコープH−100」を用いて、上述した方法で、スペーサの10%K値を測定した。
(4)可視光透過率
得られた調光積層体について、島津製作所社製「SolidSpec3700」を用いて分光測定を実施し、ISO13837(2008)に準拠してA光源可視光透過率を算出した。
(5)色むら
得られた調光積層体について、色むらが発生しているか否かを目視で評価した。色むらを以下の基準で判定した。
[色むらの判定基準]
○:色むらが発生していない
△:色むらがごくわずかに発生している(実使用上問題なし)
×:色むらが発生している
結果を下記の表1に示す。
Figure 2019207431
1…PDLC方式の調光積層体
2…第1の基材
3…第2の基材
4,5…調光層
4A…液晶カプセル
4B…バインダー
5A…光調整懸濁液の液滴
5Aa…分散媒
5Ab…光調整粒子
5B…樹脂マトリックス
6…樹脂スペーサ
11…SPD方式の調光積層体

Claims (11)

  1. 第1の透明基材と、第2の透明基材と、前記第1の透明基材と前記第2の透明基材との間に配置された調光層とを備え、
    前記調光層が、複数の樹脂スペーサを含む、調光積層体。
  2. 前記樹脂スペーサが、球状又は柱状である、請求項1に記載の調光積層体。
  3. 前記調光層が、バインダーと、前記バインダー中に分散している液晶材料とをさらに含む、請求項1又は2に記載の調光積層体。
  4. 前記調光層が、樹脂マトリックスと、前記樹脂マトリックス中に分散している光調整懸濁液とをさらに含む、請求項1又は2に記載の調光積層体。
  5. 曲面部を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の調光積層体。
  6. 前記樹脂スペーサが、球状であり、
    前記樹脂スペーサの粒子径のCV値が、2.0%以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の調光積層体。
  7. 前記樹脂スペーサの10%K値が、10000N/mm以下である、請求項6に記載の調光積層体。
  8. 前記樹脂スペーサの平均粒子径が、1μm以上、50μm以下である、請求項6又は7に記載の調光積層体。
  9. 前記樹脂スペーサが、柱状であり、
    前記樹脂スペーサの10%K値が、10000N/mm以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の調光積層体。
  10. 前記樹脂スペーサの平均高さが、1μm以上、50μm以下である、請求項9に記載の調光積層体。
  11. 第1の透明基材と、第2の透明基材と、前記第1の透明基材と前記第2の透明基材との間に配置された調光層とを備える調光積層体において、前記調光層に用いられる樹脂スペーサであり、
    前記樹脂スペーサが、球状又は柱状であり、
    前記樹脂スペーサが球状である場合には、球状の前記樹脂スペーサの粒子径のCV値が、2.0%以上であり、
    前記樹脂スペーサが柱状である場合には、柱状の前記スペーサの10%K値が、10000N/mm以下である、調光積層体用樹脂スペーサ。
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