JP2023145967A - 高分子分散型液晶フィルム、光学フィルムセット、および高分子分散型液晶フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電圧無印加状態、または、印加電圧を一定に維持した状態で、ヘイズを変化させることができるPDLCフィルムを提供すること。【解決手段】第1の透明導電性フィルムと、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層と、第2の透明導電性フィルムと、をこの順に含む、高分子分散型液晶フィルムであって、電圧印加状態において、電圧無印加状態よりも低いヘイズを示し、電圧無印加状態におけるヘイズが、偏光依存性を示す、高分子分散型液晶フィルム。【選択図】図1
Description
本発明は、高分子分散型液晶フィルム、光学フィルムセット、および高分子分散型液晶フィルムの製造方法に関する。
近年、電圧の印加状態に応じて異なる外観を呈する調光フィルムが、広告、案内板等の表示体、スマートウインドウ等の種々の用途に適用されている。
一対の透明電極層の間に高分子分散型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal;以下、「PDLC」と称する場合がある)層を有するPDLCフィルムは、調光フィルムの一種であり、電圧印加状態と無印加状態とを切り替えることにより、光を散乱させる状態(散乱状態)と光を透過させる状態(非散乱状態または透明状態)とを切り替えることができる。具体的には、PDLC層は、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した液晶化合物の液滴(液晶液滴)とを含み、液晶液滴中の液晶化合物と高分子マトリクスとの屈折率差等に起因して液晶液滴が散乱粒子となって光散乱を生じさせ得る(特許文献1等)。
上記PDLCフィルムは、PDLC層に動作電圧を印加した状態と無印加状態とを切り替えることにより、白濁(散乱状態)および透明(非散乱状態)の2通りの外観を呈することができ、また、印加電圧の大きさを変化させることにより、散乱の程度(結果として、ヘイズ)を変化させることができる。しかしながら、電圧無印加状態で、または、印加電圧を一定に維持したままで、ヘイズを変化させることができるPDLCフィルムは未だ存在しない。
本発明の主たる目的は、電圧無印加状態、または、印加電圧を一定に維持した状態で、ヘイズを変化させることができるPDLCフィルムを提供することである。
本発明の1つの局面によれば、第1の透明導電性フィルムと、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層と、第2の透明導電性フィルムと、をこの順に含む、高分子分散型液晶フィルムであって、電圧印加状態において、電圧無印加状態よりも低いヘイズを示し、電圧無印加状態におけるヘイズが、偏光依存性を示す、高分子分散型液晶フィルムが提供される。
1つの実施形態において、上記高分子分散型液晶フィルムは、電圧無印加状態において、第1の方向に振動する直線偏光を主面に対して垂直に入射した際のヘイズと該第1の方向と直交する第2の方向に振動する直線偏光を主面に対して垂直に入射した際のヘイズとの差の最大値が、10%以上である。
1つの実施形態において、上記液晶化合物が、ネマティック型液晶化合物を含む。
1つの実施形態において、上記高分子マトリクスを形成する高分子マトリクス形成用樹脂が、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリビニルアルコール系樹脂から選択される少なくとも1種を含む。
本発明の別の局面によれば、上記高分子分散型液晶フィルムとその片側に配置される偏光子とを含む、光学フィルムセットが提供される。
本発明のさらに別の局面によれば、はく離ライナーの表面に、液晶化合物と高分子マトリクス形成用樹脂と溶媒とを含む塗工液を塗工して、塗布層を形成すること、該塗布層を乾燥させて、該はく離ライナー上に、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層を形成すること、該高分子分散型液晶層を延伸すること、該高分子分散型液晶層と第1の透明導電性フィルムとの積層体を得ること、および、該高分子分散型液晶層の該第1の透明導電性フィルムが配置された側と反対側に第2の透明導電性フィルムを積層すること、をこの順に含む、高分子分散型液晶フィルムの製造方法が提供される。
1つの実施形態において、上記高分子分散型液晶層の延伸倍率が、1.0倍を超え5倍以下である。
1つの実施形態において、上記液晶化合物が、ネマティック型液晶化合物を含む。
1つの実施形態において、上記高分子マトリクスを形成する高分子マトリクス形成用樹脂が、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリビニルアルコール系樹脂から選択される少なくとも1種を含む。
1つの実施形態において、上記高分子分散型液晶フィルムは、電圧無印加状態において、第1の方向に振動する直線偏光を主面に対して垂直に入射した際のヘイズと該第1の方向と直交する第2の方向に振動する直線偏光を主面に対して垂直に入射した際のヘイズとの差の最大値が、10%以上である。
1つの実施形態において、上記液晶化合物が、ネマティック型液晶化合物を含む。
1つの実施形態において、上記高分子マトリクスを形成する高分子マトリクス形成用樹脂が、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリビニルアルコール系樹脂から選択される少なくとも1種を含む。
本発明の別の局面によれば、上記高分子分散型液晶フィルムとその片側に配置される偏光子とを含む、光学フィルムセットが提供される。
本発明のさらに別の局面によれば、はく離ライナーの表面に、液晶化合物と高分子マトリクス形成用樹脂と溶媒とを含む塗工液を塗工して、塗布層を形成すること、該塗布層を乾燥させて、該はく離ライナー上に、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層を形成すること、該高分子分散型液晶層を延伸すること、該高分子分散型液晶層と第1の透明導電性フィルムとの積層体を得ること、および、該高分子分散型液晶層の該第1の透明導電性フィルムが配置された側と反対側に第2の透明導電性フィルムを積層すること、をこの順に含む、高分子分散型液晶フィルムの製造方法が提供される。
1つの実施形態において、上記高分子分散型液晶層の延伸倍率が、1.0倍を超え5倍以下である。
1つの実施形態において、上記液晶化合物が、ネマティック型液晶化合物を含む。
1つの実施形態において、上記高分子マトリクスを形成する高分子マトリクス形成用樹脂が、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリビニルアルコール系樹脂から選択される少なくとも1種を含む。
本発明によれば、電圧無印加状態、または、印加電圧を一定に維持した状態で、入射光の偏光状態等を変化させることにより、ヘイズが変化し得るPDLCフィルムが得られる。
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。なお、本明細書中で、数値範囲を表す「~」は、その上限および下限の数値を含む。
A.高分子分散型液晶フィルム
図1は、本発明の1つの実施形態によるPDLCフィルムの概略断面図である。PDLCフィルム100は、第1の透明導電性フィルム10と、高分子マトリクス22と高分子マトリクス22中に分散した液晶化合物の液滴24とを含むPDLC層20と、第2の透明導電性フィルム30と、をこの順に含む。PDLC層20と第1の透明導電性フィルム10または第2の透明導電性フィルム30とはそれぞれ、接着層(図示せず)を介して貼り合わせられていてもよく、接着層を介することなく直接積層されていてもよい。接着層は、接着剤組成物または粘着剤組成物によって構成され得る。
図1は、本発明の1つの実施形態によるPDLCフィルムの概略断面図である。PDLCフィルム100は、第1の透明導電性フィルム10と、高分子マトリクス22と高分子マトリクス22中に分散した液晶化合物の液滴24とを含むPDLC層20と、第2の透明導電性フィルム30と、をこの順に含む。PDLC層20と第1の透明導電性フィルム10または第2の透明導電性フィルム30とはそれぞれ、接着層(図示せず)を介して貼り合わせられていてもよく、接着層を介することなく直接積層されていてもよい。接着層は、接着剤組成物または粘着剤組成物によって構成され得る。
上記PDLCフィルムは、いわゆるノーマルモードであり、電圧印加状態において、電圧無印加状態よりも低いヘイズを示す。具体的には、上記PDLCフィルムは、PDLC層に対して電圧が印加された状態においては液晶化合物が電界方向に配向して液晶化合物の屈折率と高分子マトリクスの屈折率との差が小さくなる結果、低ヘイズ状態(透明状態)となり、電圧無印加状態においては、液晶化合物の配向性が低く、PDLC層中で液晶液滴が散乱粒子として機能する結果、高ヘイズ状態(散乱状態)となることができる。
また、上記PDLCフィルムは、電圧無印加状態におけるヘイズが、偏光依存性を示す。ここで、「ヘイズが偏光依存性を示す」とは、PDLCフィルムの主面に対して垂直に直線偏光を入射させた際に、当該直線偏光の振動方向によってヘイズに差が生じることを意味する。
入射する直線偏光の振動方向によるヘイズの変化量はPDLCフィルムの用途等に応じて適切に設定され得る。1つの実施形態において、電圧無印加状態におけるPDLCフィルムの主面に対して垂直に、第1の方向に振動する直線偏光を入射した際のヘイズと該第1の方向と直交する第2の方向に振動する直線偏光を入射した際のヘイズとの差の最大値は、例えば10%以上であり、好ましくは20%~90%であり、より好ましくは50%~90%である。
電圧無印加状態(散乱状態)におけるPDLCフィルムに無偏光(自然光)を入射させた際のヘイズは、例えば40%より大きく、好ましくは45%~95%、より好ましくは50%~90%である。また、電圧無印加状態(散乱状態)におけるPDLCフィルムに無偏光を入射させた際の全光線透過率は、例えば60%以上、好ましくは65%~95%、より好ましくは75%~95%である。全光線透過率は、JIS K 7361に従って測定され得る。
電圧印加状態(透明状態)におけるPDLCフィルムに無偏光を入射させた際のヘイズは、例えば40%以下、好ましくは2%~30%、より好ましくは2%~20%、さらにより好ましくは2%~10%である。また、電圧印加状態(透明状態)におけるPDLCフィルムに無偏光を入射させた際の全光線透過率は、例えば60%以上、好ましくは65%~95%、より好ましくは75%~95%である。
電圧印加時にPDLCフィルムに印加される電圧は、PDLCフィルムを動作させ得る電圧(動作電圧)であり、例えば5V~200V、好ましくは10V~100Vであり得る。本明細書において、「電圧印加状態におけるヘイズ」とは、特段の言及がなされない限り、PDLCフィルムに動作電圧が印加されたときのヘイズを意味し、例えば10V以上、20V以上または30V以上の電圧が印加されたときのヘイズであり得る。印加する電圧は、交流または直流であってよい。交流の波形としては、正弦波交流、矩形波交流、三角波交流等が挙げられる。
PDLCフィルムの厚みは、例えば30μm~250μm、好ましくは50μm~150μmである。
A-1.第1の透明導電性フィルム
第1の透明導電性フィルムとしては、本発明の効果が得られる限りにおいて、任意の適切な導電性フィルムが用いられ得る。
第1の透明導電性フィルムとしては、本発明の効果が得られる限りにおいて、任意の適切な導電性フィルムが用いられ得る。
図1に示される第1の透明導電性フィルム10は、第1の透明基材12と、その片側(PDLC層20側)に設けられた第1の透明電極層14と、を有する。図示しないが、第1の透明導電性フィルムは、必要に応じて、任意の適切な機能層をさらに有し得る。例えば、第1の透明導電性フィルムは、第1の透明基材の片面または両面にハードコート層を有していてもよい。また例えば、第1の透明導電性フィルムは、第1の透明基材と第1の透明電極層との間に屈折率調整層を有していてもよい。
第1の透明導電性フィルムの表面抵抗値は、好ましくは1Ω/□~1000Ω/□であり、より好ましくは5Ω/□~300Ω/□であり、さらに好ましくは10Ω/□~200Ω/□である。
第1の透明導電性フィルムのヘイズは、好ましくは20%以下であり、より好ましくは10%以下であり、さらに好ましくは0.1%~10%である。
第1の透明導電性フィルムの全光線透過率は、好ましくは30%以上であり、より好ましくは60%以上であり、さらに好ましくは80%以上である。
第1の透明導電性フィルムは光学的に等方性であってもよく、光学的に異方性であってもよい。本明細書において「光学的に等方性である」とは、面内位相差Re(550)が0nm~10nmであり、厚み方向の位相差Rth(550)が-10nm~+10nmであることをいう。なお、「Re(λ)」は、23℃における波長λnmの光で測定した面内位相差である。Re(λ)は、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、式:Re(λ)=(nx-ny)×dによって求められる。また、「Rth(λ)」は、23℃における波長λnmの光で測定した厚み方向の位相差である。Rth(λ)は、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、式:Rth(λ)=(nx-nz)×dによって求められる。ここで、「nx」は面内の屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は面内で遅相軸と直交する方向(すなわち、進相軸方向)の屈折率であり、「nz」は厚み方向の屈折率である。
A-1-1.第1の透明基材
第1の透明基材は、任意の適切な材料を用いて形成され得る。形成材料としては、フィルムやプラスチックス基材等の高分子基材が好ましく用いられる。
第1の透明基材は、任意の適切な材料を用いて形成され得る。形成材料としては、フィルムやプラスチックス基材等の高分子基材が好ましく用いられる。
上記高分子基材は、代表的には熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムである。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリノルボルネン等のシクロオレフィン系樹脂;アクリル系樹脂;ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート樹脂;セルロース系樹脂等が挙げられる。なかでも、ポリノルボルネン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはポリカーボネート樹脂が好ましく用いられ得る。上記熱可塑性樹脂は、単独で、または2種以上組み合わせて用いてもよい。
第1の透明基材の厚みは、好ましくは20μm~200μmであり、より好ましくは30μm~100μmである。
A-1-2.第1の透明電極層
第1の透明電極層は、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO2)等の金属酸化物を用いて形成され得る。この場合、金属酸化物は、アモルファス金属酸化物であってもよく、結晶化金属酸化物であってもよい。第1の透明電極層はまた、銀ナノワイヤー(AgNW)等の金属ナノワイヤ、カーボンナノチューブ(CNT)、有機導電膜、金属層またはこれらの積層体によって形成され得る。第1の透明電極層は、目的に応じて、所望の形状にパターニングされていてもよい。
第1の透明電極層は、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO2)等の金属酸化物を用いて形成され得る。この場合、金属酸化物は、アモルファス金属酸化物であってもよく、結晶化金属酸化物であってもよい。第1の透明電極層はまた、銀ナノワイヤー(AgNW)等の金属ナノワイヤ、カーボンナノチューブ(CNT)、有機導電膜、金属層またはこれらの積層体によって形成され得る。第1の透明電極層は、目的に応じて、所望の形状にパターニングされていてもよい。
第1の透明電極層の厚みは、好ましくは0.01μm~0.20μmであり、より好ましくは0.01μm~0.1μmである。
第1の透明電極層は、例えば、スパッタリングによって、第1の透明基材の一方の面に設けられる。スパッタリングによって金属酸化物層を形成後、アニーリングすることにより結晶化してもよい。アニーリングは、例えば120℃~300℃、10分~120分熱処理することにより行われる。
A-1-3.ハードコート層
ハードコート層は、PDLCフィルムに耐擦傷性および表面平滑性を付与するとともに、取扱性の向上に寄与し得る。ハードコート層は、例えば、任意の適切な紫外線硬化型樹脂の硬化層であり得る。紫外線硬化型樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アミド系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。
ハードコート層は、PDLCフィルムに耐擦傷性および表面平滑性を付与するとともに、取扱性の向上に寄与し得る。ハードコート層は、例えば、任意の適切な紫外線硬化型樹脂の硬化層であり得る。紫外線硬化型樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アミド系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。
ハードコート層は、紫外線硬化型樹脂のモノマーまたはオリゴマーと必要に応じて光重合開始剤等とを含む塗工液を第1の透明基材に塗工および乾燥し、乾燥した塗工層に紫外線を照射して硬化させることにより形成され得る。
ハードコート層の厚みは、好ましくは0.4μm~40μmであり、より好ましくは1μm~10μmである。
A-1-4.屈折率調整層
屈折率調整層は、第1の透明基材と第1の透明電極層との間における界面反射を抑制し得る。屈折率調整層は、単層からなってもよく、2層以上の積層体であってもよい。
屈折率調整層は、第1の透明基材と第1の透明電極層との間における界面反射を抑制し得る。屈折率調整層は、単層からなってもよく、2層以上の積層体であってもよい。
屈折率調整層の屈折率は、1.3~1.8であることが好ましく、1.35~1.7であることがより好ましく、1.40~1.65であることがさらに好ましい。これにより、第1の透明基材と第1の透明電極層との間における界面反射を好適に低減できる。
屈折率調整層は、無機物、有機物、あるいは無機物と有機物との混合物により形成される。屈折率調整層を形成する材料としては、NaF、Na3AlF6、LiF、MgF2、CaF2、SiO2、LaF3、CeF3、Al2O3、TiO2、Ta2O5、ZrO2、ZnO、ZnS、SiOx(xは1.5以上2未満)等の無機物や、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、シロキサン系ポリマー等の有機物が挙げられる。特に、有機物として、メラミン樹脂とアルキド樹脂と有機シラン縮合物の混合物からなる熱硬化型樹脂を使用することが好ましい。
屈折率調整層は、平均粒径が1nm~100nmのナノ微粒子を含んでいてもよい。屈折率調整層中にナノ微粒子を含有することによって、屈折率調整層自体の屈折率の調整を容易に行うことができる。
屈折率調整層中のナノ微粒子の含有量は0.1重量%~90重量%であることが好ましい。また、屈折率調整層中のナノ微粒子の含有量は10重量%~80重量%であることがより好ましく、20重量%~70重量%であることがさらに好ましい。
ナノ微粒子を形成する無機酸化物としては、例えば、酸化ケイ素(シリカ)、中空ナノシリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ等が挙げられる。これらの中でも、酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化ニオブが好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
屈折率調整層の厚みは、10nm~200nmであることが好ましく、20nm~150nmであることがより好ましく、30nm~130nmであることがさらに好ましい。屈折率調整層の厚みが過度に小さいと連続被膜となりにくい。また、屈折率調整層の厚みが過度に大きいと、透明状態におけるPDLCフィルムの透明性が低下したり、クラックが生じ易くなる傾向がある。
屈折率調整層は、上記の材料を用いて、ウエット法、グラビアコート法やバーコート法等の塗工法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により形成できる。
A-2.第2の透明導電性フィルム
図1に示される第2の透明導電性フィルム30は、第2の透明基材32と、その片側(PDLC層20側)に設けられた第2の透明電極層34を有する。図示しないが、第2の透明導電性フィルムは、必要に応じて、任意の適切な機能層をさらに有し得る。例えば、第2の透明導電性フィルムは、第2の透明基材の片面または両面にハードコート層を有していてもよい。また例えば、第2の透明導電性フィルムは、第2の透明基材材と第2の透明電極層との間に屈折率調整層を有していてもよい。
図1に示される第2の透明導電性フィルム30は、第2の透明基材32と、その片側(PDLC層20側)に設けられた第2の透明電極層34を有する。図示しないが、第2の透明導電性フィルムは、必要に応じて、任意の適切な機能層をさらに有し得る。例えば、第2の透明導電性フィルムは、第2の透明基材の片面または両面にハードコート層を有していてもよい。また例えば、第2の透明導電性フィルムは、第2の透明基材材と第2の透明電極層との間に屈折率調整層を有していてもよい。
第2の透明基材および第2の透明電極層についてはそれぞれ、第1の透明基材および第1の透明電極層と同様の説明を適用することができる。また、ハードコート層および屈折率調整層については、第1の透明導電性フィルムに関してA-1項で説明した通りである。第2の透明導電性フィルムは、第1の透明導電性フィルムと同じ構成を有していてもよく、異なる構成を有していてもよい。
A-3.高分子分散型液晶層
PDLC層20は、母材としての高分子マトリクス22と高分子マトリクス22中に分散した液晶化合物の液滴(液晶液滴)24とを含む。
PDLC層20は、母材としての高分子マトリクス22と高分子マトリクス22中に分散した液晶化合物の液滴(液晶液滴)24とを含む。
本発明を何ら限定するものではないが、図2を参照しながら、本発明の実施形態によるPDLCフィルムにおいて、電圧無印加状態のヘイズが偏光依存性を示す推定メカニズムを以下に説明する。図2(a)は、電圧印加状態のPDLC層中の液晶化合物の屈折率楕円体を説明する概略図である。電圧印加状態において、液晶化合物は光軸が電界方向と平行となるようにPDLCフィルムの主面に対して略垂直に配向する。このとき、液晶化合物の屈折率楕円体の入射光の進行方向に垂直な断面は円形状であり、また、常光屈折率(no)と高分子マトリクスの屈折率とが一致または近似するように設計されていることにより、入射光の偏光状態に関わらず透過光の散乱が抑制されて、PDLCフィルムは透明状態になる。一方、電圧無印加状態のPDLC層中において、液晶化合物は全体として主面に対して斜め方向に緩やかに配向した状態にある。図2(b)は斜め方向に配向した液晶化合物の屈折率楕円体を説明する概略図である。液晶化合物の屈折率楕円体の入射光の進行方向に垂直な断面は楕円形状であり、その短軸の屈折率は常光屈折率(no)から変化しない一方で、長軸の屈折率は常光屈折率よりも大きくなる。その結果、短軸方向と平行な方向に振動する直線偏光の散乱は抑制される一方で、長軸方向と平行な方向に振動する直線偏光は散乱する。よって、斜め方向に配向した液晶化合物を含むPDLC層によれば、電圧無印加状態において、長軸方向と平行な方向に振動する直線偏光を入射させた場合に散乱性(結果として、ヘイズ)が最大となり、短軸方向と平行な方向に振動する直線偏光を入射させた場合に散乱性が最小となる。また、無偏光を入射させた場合の散乱性はこれらの中間となる。このように、本発明の実施形態によるPDLCフィルムは、入射光の偏光状態に応じて異なるヘイズを示し得る。
液晶液滴の形状は、代表的には非真球状である。具体的には、液晶液滴は、水平方向の長さよりも厚み方向の長さが短い扁平な形状であり得る。当該形状は、後述するPDLCフィルムの製造方法におけるPDLC層の延伸に起因するものと考えられる。液晶液滴の粒子径は、延伸倍率等によって変化し得るが、延伸方向と平行な方向でのPDLC層の断面SEM画像における液晶液滴の長軸の長さが、例えば0.3μm~27μm、短軸の長さが、例えば0.2μm~9μmであり得る。また、延伸方向と直交方向でのPDLC層の断面SEM画像における液晶液滴の長軸の長さが、例えば0.3μm~9μm、短軸の長さが、例えば0.1μm~9μmであり得る。1つの実施形態において、液晶液滴の扁平率は、例えば0.85未満、好ましくは0.1~0.4であり得る。扁平率はPDLC層の延伸方向と直交する断面の顕微鏡観察画像において、20個以上の液晶液滴の扁平率(厚み方向の最大長さ/水平方向の最大長さ)を求め、その平均として算出できる。
液晶化合物としては、任意の適切な液晶化合物が用いられ得る。好ましくは波長589nmにおいて0.05~0.50の複屈折Δn(=ne-no;neは液晶化合物分子の長軸方向の屈折率、noは液晶化合物分子の短軸方向の屈折率)、より好ましくは0.10~0.45の複屈折Δnを有する液晶化合物が用いられる。液晶化合物は、1種のみ用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
液晶化合物の誘電異方性は、正でも負でもよい。液晶化合物は、例えば、ネマティック型、スメクティック型、コレステリック型液晶化合物であり得る。本発明の効果を好適に得る観点から、ネマティック型液晶化合物を用いることが好ましい。
ネマティック型液晶化合物としては、ビフェニル系化合物、フェニルベンゾエート系化合物、シクロヘキシルベンゼン系化合物、アゾキシベンゼン系化合物、アゾベンゼン系化合物、アゾメチン系化合物、ターフェニル系化合物、ビフェニルベンゾエート系化合物、シクロヘキシルビフェニル系化合物、フェニルピリジン系化合物、シクロヘキシルピリミジン系化合物、コレステロール系化合物、フッ素系化合物等が挙げられる。
高分子マトリクスは、後述する通り、PDLC層の形成後に延伸処理に供されることから、代表的には熱可塑性樹脂で形成される。高分子マトリクス形成用樹脂は、光透過率、液晶化合物の屈折率、透明導電性フィルムとの密着力等に応じて適切に選択され得る。例えば、ウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリル系樹脂等の水溶性樹脂または水分散性樹脂が好ましく用いられ得る。なかでも、透明導電性フィルムとの密着力に優れることから、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリビニルアルコール系が好ましい。高分子マトリクス形成用樹脂は、1種のみ用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
PDLC層は、必要に応じて、任意の適切な成分をさらに含んでもよい。このような任意成分としては、上記界面活性剤、レベリング剤、架橋剤、分散安定剤等が挙げられる。
PDLC層における液晶化合物の含有割合は、例えば30重量%~70重量%、好ましくは35重量%~65重量%、より好ましくは40重量%~60重量%である。
PDLC層における高分子マトリクスの含有量は、例えば30重量%~70重量%、好ましくは35重量%~65重量%、より好ましくは40重量%~60重量%である。
PDLC層における高分子マトリクスと液晶化合物との合計含有割合は、例えば90重量%以上、好ましくは95重量%以上であり、例えば100重量%以下、好ましくは99重量%以下である。
PDLC層の厚みは、代表的には2μm~40μmであり、好ましくは3μm~35μm、より好ましくは4μm~30μmである。
B.高分子分散型液晶フィルムの製造方法
本発明の1つの局面によれば、高分子分散型液晶(PDLC)フィルムの製造方法が提供される。本発明の実施形態によるPDLCフィルムの製造方法は、
(工程I)はく離ライナーの表面に、液晶化合物と高分子マトリクス形成用樹脂と溶媒とを含む塗工液を塗工して、塗布層を形成すること、
(工程II)該塗布層を乾燥させて、該はく離ライナー上に、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層を形成すること、
(工程III)該高分子分散型液晶層を延伸すること、
(工程IV)該高分子分散型液晶層と第1の透明導電性フィルムとの積層体を得ること、および
(工程V)該高分子分散型液晶層の該第1の透明導電性フィルムが配置された側と反対側に第2の透明導電性フィルムを積層すること、
をこの順に含む。
以下、図3を参照しながら、各工程について具体的に説明する。
本発明の1つの局面によれば、高分子分散型液晶(PDLC)フィルムの製造方法が提供される。本発明の実施形態によるPDLCフィルムの製造方法は、
(工程I)はく離ライナーの表面に、液晶化合物と高分子マトリクス形成用樹脂と溶媒とを含む塗工液を塗工して、塗布層を形成すること、
(工程II)該塗布層を乾燥させて、該はく離ライナー上に、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層を形成すること、
(工程III)該高分子分散型液晶層を延伸すること、
(工程IV)該高分子分散型液晶層と第1の透明導電性フィルムとの積層体を得ること、および
(工程V)該高分子分散型液晶層の該第1の透明導電性フィルムが配置された側と反対側に第2の透明導電性フィルムを積層すること、
をこの順に含む。
以下、図3を参照しながら、各工程について具体的に説明する。
B-1.工程I
工程Iにおいては、図3(a)に示すように、はく離ライナー40の表面に、液晶化合物と高分子マトリクス形成用樹脂と溶媒とを含む塗工液を塗工して、塗布層50を形成する。
工程Iにおいては、図3(a)に示すように、はく離ライナー40の表面に、液晶化合物と高分子マトリクス形成用樹脂と溶媒とを含む塗工液を塗工して、塗布層50を形成する。
塗工液は、好ましくは、液晶化合物を含む液晶粒子が溶媒中に分散したエマルション(以下、「エマルション塗工液」と称する場合がある)である。1つの実施形態において、塗工液は、高分子マトリクス形成用樹脂粒子22aと、液晶化合物を含む液晶粒子24aとが溶媒26中に分散したエマルション塗工液である。エマルション塗工液は、目的に応じて、任意の適切な添加剤をさらに含み得る。
溶媒としては、水または水と水混和性有機溶媒との混合溶媒が好ましく用いられ得る。水混和性有機溶媒としては、C1-3アルコール、アセトン、DMSO等が挙げられる。液晶化合物および高分子マトリクス形成用樹脂については、A-3項に記載した通りである。任意の添加剤としては、分散剤、レベリング剤、架橋剤等が挙げられる。
塗工液の固形分における液晶化合物の含有割合は、例えば30重量%~70重量%、好ましくは35重量%~65重量%、より好ましくは40重量%~60重量%であり得る。
塗工液の固形分における高分子マトリクス形成用樹脂の含有割合は、例えば30重量%~70重量%、好ましくは35重量%~65重量%、より好ましくは40重量%~60重量%であり得る。
塗工液における液晶化合物の含有量と高分子マトリクス形成用樹脂の含有量との重量比(液晶化合物:高分子マトリクス形成用樹脂)は、例えば30:70~70:30、好ましくは35:65~65:35、より好ましくは40:60~60:40であり得る。また、塗工液の固形分における高分子マトリクス形成用樹脂と液晶化合物との合計含有割合は、例えば90重量%~99.9重量%、好ましくは95重量%~99.9重量%であり得る。
液晶粒子の平均粒子径は、好ましくは0.3μm以上であり、より好ましくは0.4μm以上である。また、液晶粒子の平均粒子径は、好ましくは9μm以下であり、より好ましくは8μm以下である。液晶粒子の平均粒子径が当該範囲内であれば、PDLC層における液晶液滴の平均粒子径を所望の範囲とすることができる。なお、上記液晶粒子の平均粒子径は、体積平均粒子径である。
液晶粒子の平均粒子径は、比較的狭い粒度分布を有することが好ましい。液晶粒子の平均粒子径の変動係数(CV値)は、例えば0.40未満であり得、好ましくは0.35以下、より好ましくは0.30以下であり得る。1つの実施形態において、粒子径が0.3μm未満または9μm超である液晶粒子を実質的に含まないエマルション塗工液(例えば、液晶粒子の総体積に対する粒子径が0.3μm未満または9μm超である液晶粒子の体積の割合が10%以下であるエマルション塗工液)が用いられ得る。
高分子マトリクス形成用樹脂粒子の平均粒子径は、好ましくは10nm~500nmであり、より好ましくは30nm~300nm、さらに好ましくは50nm~200nmである。樹脂の種類および/または平均粒子径の異なる2種以上の樹脂粒子を用いてもよい。高分子マトリクス形成用樹脂粒子の平均粒子径は、体積平均のメジアン径を意味し、動的光散乱式粒度分布測定装置を用いて測定され得る。
分散剤としては、例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤等を挙げることができる。分散剤の含有割合は、エマルション塗工液100重量部に対して、好ましくは0.05重量部~10重量部であり、より好ましくは0.1重量部~1重量部である。
レベリング剤としては、例えば、アクリル系レベリング剤、フッ素系レベリング剤、シリコーン系レベリング剤等を挙げることができる。レベリング剤の含有割合は、エマルション塗工液100重量部に対して、好ましくは0.05重量部~10重量部であり、より好ましくは0.1重量部~1重量部である。
架橋剤としては、例えば、アジリジン系架橋剤、イソシアネート系架橋剤等を挙げることができる。架橋剤の含有割合は、エマルション塗工液100重量部に対して、好ましくは0.5重量部~10重量部であり、より好ましくは0.8重量部~5重量部である。
エマルション塗工液は、例えば、高分子マトリクス形成用樹脂粒子を含む樹脂エマルションまたは高分子マトリクス形成用樹脂を含む樹脂溶液と、液晶粒子を含む液晶エマルションと、任意の添加剤(例えば、分散剤、レベリング剤、架橋剤)と、を混合することによって調製され得る。必要に応じて、混合時に、溶媒をさらに添加してもよい。あるいは、エマルション塗工液は、溶媒中に、液晶化合物、水分散性樹脂、および任意の添加剤を添加し、機械的に分散させること等によっても調製され得る。
上記樹脂エマルションおよび液晶エマルションは、例えば、機械的乳化法、マイクロチャネル法、膜乳化法等によって調製され得る。なかでも、液晶エマルションは膜乳化法で調製されることが好ましい。膜乳化法によれば、粒度分布が揃ったエマルションが好適に得られ得る。膜乳化法の詳細については、特開平4-355719号公報、特開2015-40994号公報(これらは、本明細書に参考として援用される)等の開示を参照することができる。
エマルション塗工液の固形分濃度は、例えば20重量%~60重量%、好ましくは30重量%~50重量%であり得る。
はく離ライナーは、フィルム基材の少なくとも片面にはく離剤層が設けられた構成を有する。はく離ライナーは、枚葉状であってもよく、長尺状であってもよい。はく離ライナーは、好ましくは長尺状である。本明細書において「長尺状」とは、幅に対して長さが十分に長い細長形状を意味し、例えば、幅に対して長さが10倍以上、好ましくは20倍以上の細長形状を含む。長尺状のフィルムは、ロール状に巻回可能である。
フィルム基材としては、後述する延伸処理に適用可能なものであれば制限は無く、樹脂フィルムが好ましく用いられる。樹脂フィルムを形成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル系樹脂が特に好ましい。
はく離剤層の形成材料としては、シリコーン系はく離剤、フッ素系はく離剤、長鎖アルキル系はく離剤、脂肪酸アミド系はく離剤等が挙げられる。はく離剤は単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。
はく離ライナーの厚みは、例えば10μm~200μmであり、好ましくは25μm~150μmである。はく離剤層の厚みは、例えば0.001μm~10μmであり、好ましくは0.03μm~7μmである。
エマルション塗工液の粘度は、はく離ライナーへの塗布が好適に行われるように適切に調整され得る。塗布時におけるエマルション塗工液の粘度は、好ましくは20mPas~400mPasであり、より好ましくは30mPas~300mPasであり、さらに好ましくは40mPas~200mPasである。粘度が20mPas未満の場合、溶媒を乾燥させる際に溶媒の対流が顕著となり、PDLC層の厚みが不安定となるおそれがある。また、粘度が400mPasを超える場合、エマルション塗工液のビードが安定しないおそれがある。エマルション塗工液の粘度は、例えば、アントンパール社製レオメーターMCR302により測定することができる。ここでの粘度は、20℃、せん断速度1000(1/s)の条件でのせん断粘度の値を用いている。
エマルション塗工液は、はく離ライナーのはく離剤層面に塗布される。塗布方法としては、任意の適切な方法を採用することができる。例えば、ロールコート法、スピンコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレコート法、ナイフコート法(コンマコート法等)等が挙げられる。なかでも、ロールコート法が好ましい。例えば、スロットダイを用いたロールコート法による塗布に関しては、特開2019-5698号公報の記載を参照することができる。
塗布層の厚みは、好ましくは3μm~40μmであり、より好ましくは4μm~30μmであり、さらに好ましくは5μm~20μmである。
B-2.工程II
工程IIにおいては、図3(b)に示すように、上記塗布層を乾燥させて、はく離ライナー40上に、高分子マトリクス22と高分子マトリクス22中に分散した液晶化合物の液滴24とを含むPDLC層20を形成する。具体的には、乾燥により塗布層から溶媒が除去されて、高分子マトリクス形成用樹脂粒子が互いに融着し合うことにより、高分子マトリクス中に液晶液滴が分散した構造を有するPDLC層が形成される。
工程IIにおいては、図3(b)に示すように、上記塗布層を乾燥させて、はく離ライナー40上に、高分子マトリクス22と高分子マトリクス22中に分散した液晶化合物の液滴24とを含むPDLC層20を形成する。具体的には、乾燥により塗布層から溶媒が除去されて、高分子マトリクス形成用樹脂粒子が互いに融着し合うことにより、高分子マトリクス中に液晶液滴が分散した構造を有するPDLC層が形成される。
塗布層の乾燥は、任意の適切な方法によって行われ得る。乾燥方法の具体例としては、自然乾燥、加熱乾燥、熱風乾燥等が挙げられる。エマルション塗工液が架橋剤を含む場合、乾燥時において、高分子マトリクスの架橋構造が形成され得る。
乾燥温度は、好ましくは20℃~150℃であり、より好ましくは25℃~80℃である。乾燥時間は、好ましくは1分~100分であり、より好ましくは2分~10分である。
以上のようにして、[はく離ライナー/PDLC層]の構成を有する積層体が得られる。必要に応じて、積層体のPDLC層側に別のはく離ライナー(第2のはく離ライナー)を積層してもよい。第2のはく離ライナーを積層することにより、工程IIIに供するまでの間、PDLC層を好適に保護することができ、また、積層体をロール状に巻回して保管することができる。第2のはく離ライナーとしては、工程Iで用いられるはく離ライナー(第1のはく離ライナー)と同様のものを用いることができる。
B-3.工程III
工程IIIにおいては、工程IIで得られたPDLC層を延伸する。延伸によって液晶液滴内の液晶化合物が延伸方向に沿って斜め方向に配向する結果、電圧無印加状態におけるヘイズが偏光依存性を有するPDLC層が得られ得る。
工程IIIにおいては、工程IIで得られたPDLC層を延伸する。延伸によって液晶液滴内の液晶化合物が延伸方向に沿って斜め方向に配向する結果、電圧無印加状態におけるヘイズが偏光依存性を有するPDLC層が得られ得る。
1つの実施形態において、PDLC層の延伸は、図3(c)に示すように、PDLC層20とはく離ライナー40との積層体を延伸することによって行われる。延伸対象の積層体は、[第1のはく離ライナー/PDLC層]または[第2のはく離ライナー/PDLC層]の構成であり得る。
PDLC層とはく離ライナーとの積層体を延伸する場合、当該積層体は、はく離ライナーの端部がPDLC層の端部よりも外方に突出した構成を有していてもよい。このような構成を有する積層体を延伸に供することにより、延伸後のPDLC層の外観を損なうこと無く、はく離ライナー上に延伸されたPDLC層を形成することができる。このような構成を有する積層体は、例えば、工程Iにおいて、はく離ライナーの端部を未塗工部として塗工液を塗工すること、工程IIではく離ライナー上に形成されたPDLC層の端部を粘着テープを用いて除去すること等によって得られ得る。
別の実施形態において、PDLC層の延伸は、PDLC層をはく離ライナーからはく離し、PDLC層単体を延伸することによって行われる。当該実施形態において、PDLC層は、粘着テープ等を用いてはく離ライナーからはく離(ピックアップ)された後、延伸に供される。
PDLC層の延伸方向に制限は無い。例えばPDLC層または積層体が長尺状である場合、延伸方向は、長手方向、幅方向、または斜め方向であり得る。延伸方法としては、例えば、自由端延伸、固定端延伸、およびこれらの組み合わせが挙げられる。
延伸倍率は、PDLCフィルムに所望されるヘイズの偏光依存性、液晶化合物の複屈折等に応じて適切に設定され得る。一般に、延伸倍率が大きいと偏光依存性も大きい(換言すると、入射する直線偏光の振動方向の変化によって生じるヘイズの変化量が大きい)傾向にある。延伸倍率が小さすぎると、十分なヘイズの偏光依存性が得られない場合がある。また、延伸倍率が大きすぎると、PDLC層が破断してしまう場合がある。延伸倍率は、例えば1.0倍を超え5倍以下、好ましくは1.1倍~3倍、より好ましくは1.1倍~2倍である。
延伸温度は、例えば高分子マトリクス形成用樹脂のガラス転移温度(Tg)-50℃~Tg+50℃、好ましくはTg-20℃~Tg+20℃である。
PDLC層を単体で延伸した場合、延伸後のPDLC層は、そのまま工程IVに供されてもよく、あるいは、別のはく離ライナー(第3のはく離ライナー)と貼り合わせられて、[第3のはく離ライナー/PDLC層]の構成を有する積層体として工程IVに供されてもよい。また、PDLC層をはく離ライナーとの積層体の状態で延伸した場合、延伸後のPDLC層は、第3のはく離ライナーに転写されて[第3のはく離ライナー/PDLC層]の状態で工程IVに供されてもよい。第3のはく離ライナーとしては第1のはく離ライナーと同様のものを用いることができる。
B-4.工程IV
工程IVにおいては、延伸後のPDLC層と第1の透明導電性フィルムとの積層体を得る。PDLC層がはく離ライナーとの積層体の状態で工程IVに供される場合、図3(d)および(e)に示されるように、PDLC層20は、はく離ライナー40から第1の透明導電性フィルム10に転写される。これにより、[第1の透明導電性フィルム/PDLC層]の構成を有する積層体が得られる。
工程IVにおいては、延伸後のPDLC層と第1の透明導電性フィルムとの積層体を得る。PDLC層がはく離ライナーとの積層体の状態で工程IVに供される場合、図3(d)および(e)に示されるように、PDLC層20は、はく離ライナー40から第1の透明導電性フィルム10に転写される。これにより、[第1の透明導電性フィルム/PDLC層]の構成を有する積層体が得られる。
PDLC層の第1の透明導電性フィルムへの積層(転写)は、接着層を介して行われてもよく、接着層を介さずに行われてもよい。
第1の透明導電性フィルムは、A-1項で説明した通りである。代表的には、PDLC層は第1の透明導電性フィルムの第1の透明電極層側に積層される。
B-5.工程V
工程Vにおいては、図3(f)に示されるように、上記積層体において、PDLC層20の第1の透明導電性フィルム10が配置された側と反対側に第2の透明導電性フィルム30を積層する。第2の透明導電性フィルムは、A-2項で説明した通りである。代表的には、第2の透明導電性フィルムは、第2の透明電極層側表面がPDLC層と対向するように積層される。これにより、[第1の透明導電性フィルム/PDLC層/第2の透明導電性フィルム]の構成を有するPDLCフィルムが得られる。
工程Vにおいては、図3(f)に示されるように、上記積層体において、PDLC層20の第1の透明導電性フィルム10が配置された側と反対側に第2の透明導電性フィルム30を積層する。第2の透明導電性フィルムは、A-2項で説明した通りである。代表的には、第2の透明導電性フィルムは、第2の透明電極層側表面がPDLC層と対向するように積層される。これにより、[第1の透明導電性フィルム/PDLC層/第2の透明導電性フィルム]の構成を有するPDLCフィルムが得られる。
第2の透明導電性フィルムのPDLC層への積層は、接着層を介して行われてもよく、接着層を介さずに行われてもよい。
第2の透明導電性フィルムの積層は、十分な密着性を得る観点から、好ましくはラミネーターを用いて、0.006MPa/m~7MPa/mのラミネート圧、より好ましくは0.06MPa/m~0.7MPa/mのラミネート圧をかけながら行われ得る。
第1の透明導電性フィルムおよび/または第2の透明導電性フィルムが光学的に異方性であり、遅相軸を有する場合、入射側に配置される透明導電性フィルムの遅相軸方向とPDLC層の延伸方向とが直交または平行となるように積層することにより、直線偏光を入射させた場合のヘイズの偏光依存性を最大化することができる。
C.光学フィルムセット
本発明の実施形態による光学フィルムセットは、A項に記載のPDLCフィルムとその片側に配置される偏光子とを含む。偏光子は、PDLCフィルムの片側に、当該PDLCフィルムに入射する光の偏光状態または直線偏光の振動方向を変更可能なように配置されている。例えば、偏光子は、PDLCフィルムに直線偏光または無偏光を入射可能となるように、取り外し可能な状態でPDLCフィルムの片側に配置され得る。また、例えば、偏光子は、PDLCフィルムに種々の方向に振動する直線偏光を入射可能となるように、PDLCフィルムの主面と平行な面内で回転可能な状態でPDLCフィルムの片側に配置され得る。
本発明の実施形態による光学フィルムセットは、A項に記載のPDLCフィルムとその片側に配置される偏光子とを含む。偏光子は、PDLCフィルムの片側に、当該PDLCフィルムに入射する光の偏光状態または直線偏光の振動方向を変更可能なように配置されている。例えば、偏光子は、PDLCフィルムに直線偏光または無偏光を入射可能となるように、取り外し可能な状態でPDLCフィルムの片側に配置され得る。また、例えば、偏光子は、PDLCフィルムに種々の方向に振動する直線偏光を入射可能となるように、PDLCフィルムの主面と平行な面内で回転可能な状態でPDLCフィルムの片側に配置され得る。
偏光子は、好ましくは、波長380nm~780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光子の単体透過率は、好ましくは38.6%~46.0%であり、より好ましくは40.0%~46.0%である。偏光子の偏光度は、好ましくは97.0%以上であり、より好ましくは99.0%以上である。偏光子は、代表的には、二色性物質(例えば、ヨウ素)を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムで構成されている。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。各特性の測定方法は以下の通りである。また、特に明記しない限り、実施例および比較例における「部」および「%」は重量基準である。
(1)厚み
デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC-351C」)を用いて測定した。
(2)液晶エマルション中の液晶粒子の体積平均粒子径
電解質水溶液(コールター社製、「アイソトンII」)200mlに液晶エマルションを0.1重量%添加し、得られた混合液を測定試料としてマルチサイザー3(コールター社製、アパーチャーサイズ=20μm)を用いて、0.4μmから12μmまで対数基準で等間隔に256分割し離散化した粒子径ごとの体積の統計を取り、体積平均粒子径を算出した。なお、12μm以上の粒子が存在している場合は、アパーチャーサイズを30μmとし、0.6μmから18μmまで対数基準で等間隔に256分割し離散化した粒子径ごとの体積の統計を取ることで、体積平均粒子径を算出した。
(3)樹脂粒子の平均粒子径
100mlの水に樹脂分散体を数滴加えて測定試料を調製した。動的光散乱式粒子径分布測定装置(Microtrac社製、装置名「Nanotrac150」)を用いて、装置の測定ホルダに測定試料をセットし、測定可能な濃度であることを装置のモニタにて確認後に測定を行った。
(4)ヘイズ
日本電色社製 製品名「NDH4000」を用い、JIS K 7136に基づいて測定した。
デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC-351C」)を用いて測定した。
(2)液晶エマルション中の液晶粒子の体積平均粒子径
電解質水溶液(コールター社製、「アイソトンII」)200mlに液晶エマルションを0.1重量%添加し、得られた混合液を測定試料としてマルチサイザー3(コールター社製、アパーチャーサイズ=20μm)を用いて、0.4μmから12μmまで対数基準で等間隔に256分割し離散化した粒子径ごとの体積の統計を取り、体積平均粒子径を算出した。なお、12μm以上の粒子が存在している場合は、アパーチャーサイズを30μmとし、0.6μmから18μmまで対数基準で等間隔に256分割し離散化した粒子径ごとの体積の統計を取ることで、体積平均粒子径を算出した。
(3)樹脂粒子の平均粒子径
100mlの水に樹脂分散体を数滴加えて測定試料を調製した。動的光散乱式粒子径分布測定装置(Microtrac社製、装置名「Nanotrac150」)を用いて、装置の測定ホルダに測定試料をセットし、測定可能な濃度であることを装置のモニタにて確認後に測定を行った。
(4)ヘイズ
日本電色社製 製品名「NDH4000」を用い、JIS K 7136に基づいて測定した。
[実施例1-1]
(第1および第2の透明導電性フィルム)
シクロオレフィン樹脂基材(厚み:40μm、Re(550):3nm)の一方の面に、スパッタ法によりITO層を形成して、[透明基材/透明電極層]の構成を有する透明導電性フィルム(ヘイズ:約8%)を得た。
(第1および第2の透明導電性フィルム)
シクロオレフィン樹脂基材(厚み:40μm、Re(550):3nm)の一方の面に、スパッタ法によりITO層を形成して、[透明基材/透明電極層]の構成を有する透明導電性フィルム(ヘイズ:約8%)を得た。
(エマルション塗工液の作製)
液晶化合物(JNC社製、製品名「LX-153XX」、複屈折Δn=0.149(ne=1.651,no=1.502)、粘度=48.5mPa・s)58.8部、純水40部、および分散剤(第一工業製薬社製、「ノイゲンET159」)1.2部を混合し、ホモジナイザーにて100rpmで10分攪拌することにより液晶エマルションを調製した。得られた液晶エマルション中の液晶粒子の平均粒子径は、3.5μmであった。
上記液晶エマルション31.72部、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂水性分散体(DSM社製、商品名「NeoRez R967」、ポリマー平均粒子径:80nm、CV値=0.27、固形分:40wt%)11.65部、アクリル樹脂水性分散体(DIC社製、商品名「バーノック WE-314」、ポリマー平均粒子径:140nm、CV値=0.25、固形分:45wt%)31.09部、レベリング剤(DIC社製、製品名「F-444」)0.02部、架橋剤(トリス〔3-(2-メチルアジリジン-1-イル)プロピオン酸〕=プロピリジントリメチル)1.35部、および純水24.17部を混合することにより、エマルション塗工液(固形分濃度:40wt%)を得た。
液晶化合物(JNC社製、製品名「LX-153XX」、複屈折Δn=0.149(ne=1.651,no=1.502)、粘度=48.5mPa・s)58.8部、純水40部、および分散剤(第一工業製薬社製、「ノイゲンET159」)1.2部を混合し、ホモジナイザーにて100rpmで10分攪拌することにより液晶エマルションを調製した。得られた液晶エマルション中の液晶粒子の平均粒子径は、3.5μmであった。
上記液晶エマルション31.72部、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂水性分散体(DSM社製、商品名「NeoRez R967」、ポリマー平均粒子径:80nm、CV値=0.27、固形分:40wt%)11.65部、アクリル樹脂水性分散体(DIC社製、商品名「バーノック WE-314」、ポリマー平均粒子径:140nm、CV値=0.25、固形分:45wt%)31.09部、レベリング剤(DIC社製、製品名「F-444」)0.02部、架橋剤(トリス〔3-(2-メチルアジリジン-1-イル)プロピオン酸〕=プロピリジントリメチル)1.35部、および純水24.17部を混合することにより、エマルション塗工液(固形分濃度:40wt%)を得た。
(エマルション塗工液の塗布およびPDLC層の形成)
上記エマルション塗工液を、第1のはく離ライナー(三菱ケミカル社製、製品名「MRF38」)のはく離剤層面に塗工して塗布層を形成した。塗布は、ワイヤーバー(型番「OSP25」)を用いて行った。
該塗布層を25℃で60分乾燥させることにより、はく離ライナー上に厚み6.96μmのPDLC層を形成した。
次いで、PDLC層上に第2のはく離ライナー(三菱ケミカル社製、製品名「MRF38」)を積層して、[第1のはく離ライナー/PDLC層/第2のはく離ライナー]の構成を有する積層体を得た。
上記エマルション塗工液を、第1のはく離ライナー(三菱ケミカル社製、製品名「MRF38」)のはく離剤層面に塗工して塗布層を形成した。塗布は、ワイヤーバー(型番「OSP25」)を用いて行った。
該塗布層を25℃で60分乾燥させることにより、はく離ライナー上に厚み6.96μmのPDLC層を形成した。
次いで、PDLC層上に第2のはく離ライナー(三菱ケミカル社製、製品名「MRF38」)を積層して、[第1のはく離ライナー/PDLC層/第2のはく離ライナー]の構成を有する積層体を得た。
(PDLC層の延伸)
上記積層体から第2のはく離ライナーをはく離した。これにより、露出したPDLC層をカプトンテープで持ち上げて第1のはく離ライナーからはく離し、その両端部をテンタークリップで把持して、25℃で1.1倍に固定端延伸した。延伸後のPDLC層(延伸PDLC層)の厚みは、4.99μmであった。
延伸PDLC層を第3のはく離ライナー(三菱ケミカル社製、製品名「MRF38」)上に貼り付けて、[第3のはく離ライナー/延伸PDLC層]の構成を有する積層体を得た。
上記積層体から第2のはく離ライナーをはく離した。これにより、露出したPDLC層をカプトンテープで持ち上げて第1のはく離ライナーからはく離し、その両端部をテンタークリップで把持して、25℃で1.1倍に固定端延伸した。延伸後のPDLC層(延伸PDLC層)の厚みは、4.99μmであった。
延伸PDLC層を第3のはく離ライナー(三菱ケミカル社製、製品名「MRF38」)上に貼り付けて、[第3のはく離ライナー/延伸PDLC層]の構成を有する積層体を得た。
(第1の透明導電性フィルムの積層)
ラミネーターを用いて0.4MPa/mのラミネート圧を適用しながら、上記積層体の延伸PDLC層側に第1の透明導電性フィルムを積層し、次いで、第3のはく離ライナーをはく離することにより、PDLC層を第1の透明導電性フィルムに転写した。転写は、ITO層が延伸PDLC層に対向するように、かつ、接着層を介さずに行った。これにより、[第1の透明導電性フィルム/延伸PDLC層]の構成を有する積層体を得た。
ラミネーターを用いて0.4MPa/mのラミネート圧を適用しながら、上記積層体の延伸PDLC層側に第1の透明導電性フィルムを積層し、次いで、第3のはく離ライナーをはく離することにより、PDLC層を第1の透明導電性フィルムに転写した。転写は、ITO層が延伸PDLC層に対向するように、かつ、接着層を介さずに行った。これにより、[第1の透明導電性フィルム/延伸PDLC層]の構成を有する積層体を得た。
(第2の透明導電性フィルムの積層)
ラミネーターを用いて0.4MPa/mのラミネート圧を適用しながら、上記積層体の延伸PDLC層側に第2の透明導電性フィルムを積層した。積層は、ITO層が延伸PDLC層に対向するように、かつ、接着層を介さずに行った。これにより、[第1の透明導電性フィルム/延伸PDLC層/第2の透明導電性フィルム]の構成を有するPDLCフィルムを得た。
ラミネーターを用いて0.4MPa/mのラミネート圧を適用しながら、上記積層体の延伸PDLC層側に第2の透明導電性フィルムを積層した。積層は、ITO層が延伸PDLC層に対向するように、かつ、接着層を介さずに行った。これにより、[第1の透明導電性フィルム/延伸PDLC層/第2の透明導電性フィルム]の構成を有するPDLCフィルムを得た。
[実施例1-2]
PDLC層の延伸倍率を1.5倍にしたこと以外は実施例1-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、4.55μmであった。
PDLC層の延伸倍率を1.5倍にしたこと以外は実施例1-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、4.55μmであった。
[実施例1-3]
PDLC層の延伸倍率を2.0倍にしたこと以外は実施例1-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、3.91μmであった。
PDLC層の延伸倍率を2.0倍にしたこと以外は実施例1-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、3.91μmであった。
[比較例1]
PDLC層の延伸を行わなかったこと以外は実施例1-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。PDLC層の厚みは、6.96μmであった。
PDLC層の延伸を行わなかったこと以外は実施例1-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。PDLC層の厚みは、6.96μmであった。
[実施例2-1]
ワイヤーバー(型番「OSP52」)を用いて塗工液を塗工して、厚み17.07μmのPDLC層を形成したこと以外は実施例1-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。得られた延伸PDLC層の厚みは14.56μmであった。
ワイヤーバー(型番「OSP52」)を用いて塗工液を塗工して、厚み17.07μmのPDLC層を形成したこと以外は実施例1-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。得られた延伸PDLC層の厚みは14.56μmであった。
[実施例2-2]
PDLC層の延伸倍率を1.5倍にしたこと以外は実施例2-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、12.16μmであった。
PDLC層の延伸倍率を1.5倍にしたこと以外は実施例2-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、12.16μmであった。
[実施例2-3]
PDLC層の延伸倍率を2.0倍にしたこと以外は実施例2-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、9.03μmであった。
PDLC層の延伸倍率を2.0倍にしたこと以外は実施例2-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、9.03μmであった。
[比較例2]
PDLC層の延伸を行わなかったこと以外は実施例2-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。PDLC層の厚みは、17.07μmであった。
PDLC層の延伸を行わなかったこと以外は実施例2-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。PDLC層の厚みは、17.07μmであった。
[実施例3-1]
ワイヤーバー(型番「OSP80」)を用いて塗工液を塗工して、厚み24.39μmのPDLC層を形成したこと以外は実施例1-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。得られた延伸PDLC層の厚みは23.38μmであった。
ワイヤーバー(型番「OSP80」)を用いて塗工液を塗工して、厚み24.39μmのPDLC層を形成したこと以外は実施例1-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。得られた延伸PDLC層の厚みは23.38μmであった。
[実施例3-2]
PDLC層の延伸倍率を1.5倍にしたこと以外は実施例3-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、16.49μmであった。
PDLC層の延伸倍率を1.5倍にしたこと以外は実施例3-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、16.49μmであった。
[実施例3-3]
PDLC層の延伸倍率を2.0倍にしたこと以外は実施例3-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、13.95μmであった。
PDLC層の延伸倍率を2.0倍にしたこと以外は実施例3-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。延伸PDLC層の厚みは、13.95μmであった。
[比較例3]
PDLC層の延伸を行わなかったこと以外は実施例3-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。PDLC層の厚みは、24.39μmであった。
PDLC層の延伸を行わなかったこと以外は実施例3-1と同様にして、PDLCフィルムを得た。PDLC層の厚みは、24.39μmであった。
<光学顕微鏡観察>
実施例および比較例で得られたPDLCフィルムの主面を光学顕微鏡で観察(反射光観察)した。観察画像を図4に示す。
実施例および比較例で得られたPDLCフィルムの主面を光学顕微鏡で観察(反射光観察)した。観察画像を図4に示す。
図4に示す通り、各PDLCフィルムの観察画像においては、高分子マトリクス中に分散した液晶液滴が確認され、液晶液滴の形状は、延伸方向を長軸方向とする楕円形状であった。
<断面SEM観察>
実施例1-3で得られたPDLCフィルムを延伸方向と平行方向または直交方向に切断した切断面を走査電子顕微鏡(SEM)で観察した。観察画像を図5および図6に示す。
実施例1-3で得られたPDLCフィルムを延伸方向と平行方向または直交方向に切断した切断面を走査電子顕微鏡(SEM)で観察した。観察画像を図5および図6に示す。
図5および図6に示す通り、延伸方向と平行な切断面の液晶液滴の形状は、水平方向を長軸方向とする楕円形状であり、水平方向の長さは数μmであった。一方、延伸方向と直交する切断面の液晶液滴の形状は、円形状または水平方向を長軸方向とする楕円形状であり、水平方向の長さは数100nm~数μmであった。図4~図6から、延伸PDLC層中の液晶液滴は、延伸方向を長軸方向とする扁平な形状であることが分かる。
<偏光顕微鏡観察>
電圧印加状態(50V)および電圧無印加状態(OFF)の実施例1-3で得られたPDLCフィルムならびに電圧無印加状態(OFF)の比較例1で得られたPDLCフィルムをクロスニコル配置された2枚の偏光子を備える偏光顕微鏡を用いて、観察角度を変えながら観察した。観察画像を図7に示す。図中、θは光源側の偏光子の吸収軸方向とPDLCフィルムの延伸方向とのなす角度を示す。
電圧印加状態(50V)および電圧無印加状態(OFF)の実施例1-3で得られたPDLCフィルムならびに電圧無印加状態(OFF)の比較例1で得られたPDLCフィルムをクロスニコル配置された2枚の偏光子を備える偏光顕微鏡を用いて、観察角度を変えながら観察した。観察画像を図7に示す。図中、θは光源側の偏光子の吸収軸方向とPDLCフィルムの延伸方向とのなす角度を示す。
図7に示す通り、実施例1-3のPDLCフィルムは、角度θが大きくなるにつれて透過率が大きくなり、その傾向は電圧無印加状態において顕著であった。このことから、実施例1-3のPDLCフィルムは二色性を示すことが分かる。比較例1のPDLCフィルムに関しては、観察角度を変えても透過率の変化は認められなかった。以上より、実施例1-3のPDLCフィルムにおいては、電圧無印加状態では液晶化合物が延伸方向に配向しており、電圧の印加により電界方向(主面に垂直な方向)に配向すること、また、比較例1のPDLCフィルムにおいては、電圧無印加状態では液晶化合物が非配向状態であることが分かる。
<ヘイズの偏光依存性評価1>
実施例1-1~1-3および比較例1で得られたPDLCフィルムの主面に対して垂直方向から、無偏光を出射する電源からの光を入射させた状態で、0V~100Vの交流電圧(60Hzの矩形波交流)を印加した際のヘイズを測定した。測定されたヘイズと印加電圧との関係(VHカーブ)およびヘイズと単位厚さあたりの電圧との関係をそれぞれ図8Aおよび図8Bに示す。
実施例1-1~1-3および比較例1で得られたPDLCフィルムの主面に対して垂直方向から、無偏光を出射する電源からの光を入射させた状態で、0V~100Vの交流電圧(60Hzの矩形波交流)を印加した際のヘイズを測定した。測定されたヘイズと印加電圧との関係(VHカーブ)およびヘイズと単位厚さあたりの電圧との関係をそれぞれ図8Aおよび図8Bに示す。
図8Aおよび8Bに示されるとおり、電圧無印加状態で無偏光を入射させた場合、延伸PDLC層を含む実施例1-1~1-3のPDLCフィルムは、無延伸のPDLC層を含む比較例1のPDLCフィルムに比べて、低いヘイズを示した。
<ヘイズの偏光依存性評価2>
実施例1-1~1-3および比較例1で得られたPDLCフィルムの主面に対して垂直方向から、無偏光を出射する電源からの光を、偏光板を介してまたは偏光板を介さずに入射させた状態で、0V~100Vの交流電圧(60Hzの矩形波交流)を印加した際のヘイズを測定した。なお、偏光板を介したヘイズの測定は、偏光板の吸収軸方向がPDLC層の延伸方向と平行(0度)または直交(90度)となるように配置して行った。測定されたヘイズと印加電圧との関係(VHカーブ)を図9~12に示す。
実施例1-1~1-3および比較例1で得られたPDLCフィルムの主面に対して垂直方向から、無偏光を出射する電源からの光を、偏光板を介してまたは偏光板を介さずに入射させた状態で、0V~100Vの交流電圧(60Hzの矩形波交流)を印加した際のヘイズを測定した。なお、偏光板を介したヘイズの測定は、偏光板の吸収軸方向がPDLC層の延伸方向と平行(0度)または直交(90度)となるように配置して行った。測定されたヘイズと印加電圧との関係(VHカーブ)を図9~12に示す。
図9~12に示されるとおり、実施例で得られたPDLCフィルムはいずれも、電圧無印加状態において、その主面に対して垂直に直線偏光を入射させた際に、当該直線偏光の振動方向によってヘイズに差が生じた。具体的には、直線偏光の振動方向がPDLC層の延伸方向と平行であるときのヘイズは、直線偏光の振動方向がPDLC層の延伸方向と直交であるときのヘイズよりも大きかった。また、無偏光を入射させたときのヘイズは、これらの中間の値であった。一方、比較例で得られたPDLCフィルムにおいては、異なる偏光状態の光を入射させた場合に実質的なヘイズの変化は確認されなかった。
本発明のPDLCフィルムは、広告、案内板等の表示体、スマートウインドウ等の種々の用途に好適に用いられ得る。
100 PDLCフィルム
10 第1の透明導電性フィルム
20 PDLC層
22 高分子マトリクス
24 液晶液滴
30 第2の透明導電性フィルム
10 第1の透明導電性フィルム
20 PDLC層
22 高分子マトリクス
24 液晶液滴
30 第2の透明導電性フィルム
Claims (9)
- 第1の透明導電性フィルムと、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層と、第2の透明導電性フィルムと、をこの順に含む、高分子分散型液晶フィルムであって、
電圧印加状態において、電圧無印加状態よりも低いヘイズを示し、
電圧無印加状態におけるヘイズが、偏光依存性を示す、高分子分散型液晶フィルム。 - 電圧無印加状態において、第1の方向に振動する直線偏光を主面に対して垂直に入射した際のヘイズと該第1の方向と直交する第2の方向に振動する直線偏光を主面に対して垂直に入射した際のヘイズとの差の最大値が、10%以上である、請求項1に記載の高分子分散型液晶フィルム。
- 前記液晶化合物が、ネマティック型液晶化合物を含む、請求項1または2に記載の高分子分散型液晶フィルム。
- 前記高分子マトリクスを形成する高分子マトリクス形成用樹脂が、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリビニルアルコール系樹脂から選択される少なくとも1種を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の高分子分散型液晶フィルム。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の高分子分散型液晶フィルムとその片側に配置される偏光子とを含む、光学フィルムセット。
- はく離ライナーの表面に、液晶化合物と高分子マトリクス形成用樹脂と溶媒とを含む塗工液を塗工して、塗布層を形成すること、
該塗布層を乾燥させて、該はく離ライナー上に、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層を形成すること、
該高分子分散型液晶層を延伸すること、
該高分子分散型液晶層と第1の透明導電性フィルムとの積層体を得ること、および
該高分子分散型液晶層の該第1の透明導電性フィルムが配置された側と反対側に第2の透明導電性フィルムを積層すること、をこの順に含む、高分子分散型液晶フィルムの製造方法。 - 前記高分子分散型液晶層の延伸倍率が、1.0倍を超え5倍以下である、請求項6に記載の高分子分散型液晶フィルムの製造方法。
- 前記液晶化合物が、ネマティック型液晶化合物を含む、請求項6または7に記載の高分子分散型液晶フィルムの製造方法。
- 前記高分子マトリクスを形成する高分子マトリクス形成用樹脂が、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリビニルアルコール系樹脂から選択される少なくとも1種を含む、請求項6から8のいずれか一項に記載の高分子分散型液晶フィルムの製造方法。
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