JP7197655B2 - 透明断熱フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、透明断熱フィルムに関するものであり、特にタッチパネル用の透明断熱フィルムに関するものである。
電子機器の普及に伴い、電子機器の外観の軽量化、薄型化が求められている。しかしながら、これらの薄型化された電子機器の放熱は困難になるため、これらの電子機器の表面温度は、特に大型で薄型のディスプレイパネルの場合に著しく上昇する。このため、大規模集積回路の設計や電子機器のパッケージングの過程において、放熱問題は依然として緊急の課題である。
このような高発熱の電子製品の放熱問題を解決するために、ユーザが電子製品に触れたときの過熱などの問題を回避するために、製品の表面に断熱フィルムを備えている製品がほとんどである。現在、電子機器の表面上には熱伝導率の高い金属製のヒートシンクが設置されていることが多く、熱伝導性金属として銀、銅、アルミニウムなどが一般的に使用されている。しかし、より優れた放熱性や断熱効果が求められる場合には、熱伝導性金属の量を増やす必要がある。ディスプレイパネルの光学特性が影響を受ける。
中国特許出願公開第１０９８５３７９４号明細書 中国特許出願公開第１０６９７７９８５号明細書 中国特許出願公開第１１１４７１２９９号明細書
本開示は、第１の表面及び第２の表面を含むベース層と、ハードコート層と、銀ナノワイヤ層と、内表面及び外表面を含む保護層と、を備える、新規な透明断熱フィルムを提供する。ハードコート層及び銀ナノワイヤ層は、ベース層の第１の表面と保護層記内表面との間に配置される。ベース層の第２の表面の温度がＴ１（℃）、保護層の外表面の温度がＴ２（℃）、Ｔ１とＴ２との温度差（Ｔ１－Ｔ２）が△Ｔである。Ｔ１＝５０～１００℃でベース層及び保護層の両方が熱平衡に達したとき、△Ｔ＝０．１５Ｔ１～０．３５Ｔ１である。
本開示の一実施形態では、透明断熱フィルムの透明度は８５～９９％、透明断熱フィルムのヘイズは０．５～２．５％、波長５５０ｎｍにおける反射率は０．５～２％である。
本開示の一実施形態では、銀ナノワイヤ層の表面抵抗は１０～１５０ ｏｐｓである。
本開示の一実施形態では、ベース層の第２の表面と保護層の外表面との両方が熱平衡に達するのに必要な時間が５分未満である。
本開示の一実施形態では、ベース層の第１の表面上にハードコート層が配置され、ハードコート層上に銀ナノワイヤ層が配置され、銀ナノワイヤ層上に保護層が配置される。
本開示の一実施形態では、透明断熱フィルムは、接着面及びタッチ面を含む反射防止フィルムをさらに備え、反射防止フィルムは、反射防止フィルムの接着面を介して保護層の外表面に取り付けられている。
本開示は、第１の表面及び第２の表面を含むベース層と、ハードコート層と、銀ナノワイヤ層と、内表面及び外表面を含む保護層と、接着面及びタッチ面を含む反射防止フィルムと、を備える、別の新規な透明断熱フィルムを提供する。保護層の内表面は、銀ナノワイヤ層に対向している。ハードコート層及び銀ナノワイヤ層は、ベース層の第１の表面と保護層の内表面との間に配置され、反射防止フィルムは、接着面を介して保護層の外表面に取り付けられている。ベース層の第２の表面の温度がＴ３（℃）、反射防止フィルムのタッチ面の温度がＴ４（℃）、Ｔ３とＴ４との温度差（Ｔ３－Ｔ４）が△Ｔである。Ｔ３＝５０～１００℃でベース層及び反射防止フィルムが熱平衡に達したとき、△Ｔ＝０．１２Ｔ３～０．３２Ｔ３である。
本開示の一実施形態では、銀ナノワイヤ層の表面抵抗は、１０～４０ ｏｐｓである。
本開示の一実施形態では、ベース層の第１の表面上にハードコート層が配置され、ハードコート層上に銀ナノワイヤ層が配置され、銀ナノワイヤ層上に保護層が配置される。
本開示の一実施形態では、反射防止フィルムは、互いに積層された高屈折層及び低屈折層を含む。
本開示の一実施形態では、高屈折層の屈折率は１．６～１．７であり、低屈折層の屈折率は１．３～１．４である。
本開示の一実施形態では、透明断熱フィルムの硬度が２Ｈ以上である。
本明細書における用語「上」は、本明細書において、構成要素間の相対位置を説明するために使用され得ることに留意されたい。例えば、第２の要素「上」に配置された第１の要素は、第１の要素が第２の要素と直接接触して形成される実施形態を含み、第１の要素と第２の要素との間に追加の構成要素が形成されてもよい実施形態も含み得る。
さらに、本明細書中の用語「熱平衡」は、透明断熱フィルムの各層間の温度勾配に変化がない状態を表すために用いることができる。例えば、本開示では、ベース層の第２の表面がある温度に一定時間加熱された後、保護層の外表面とベース層の第２の表面との間の温度差が同じままである場合、ベース層と保護層は熱平衡に達する。
本開示において、断熱材として機能する透明断熱フィルムの銀ナノワイヤ層は、優れた放熱・断熱効果、優れた光学特性、及び高硬度を有する。また、高温高湿環境下でも、銀ナノワイヤの損傷を防ぎ、保存安定性を効果的に向上させることができる。
本開示の第１の実施形態の透明断熱フィルムの断面図である。 本開示の第２の実施形態の透明断熱フィルムの断面図である。 本開示の第２の実施形態の透明断熱フィルムの安定性試験結果である。
まず、本開示の第１の実施形態の透明断熱フィルム１０００の断面図は図１に示されており、透明断熱フィルム１０００は、ベース層１、ハードコート層２、銀ナノワイヤ層３、及び保護層４を備える。ベース層１は、第１の表面１１と第２の表面１２とを有する。ベース層１の厚さは４０～１００μｍとすることができ、また、ベース層１は、ガラス、サファイア、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリイミド（Polyimide）、セルローストリアセテートフィルム（ＴＡＣフィルム）、及び他の透明材料から作ることができるが、本開示はこれらに限定されない。
ハードコート層２は、ベース層１の第１の表面１１上に形成されている。ハードコート層２の厚さは０．５～２．０μｍとすることができ、また、ハードコート層２は、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の硬化性樹脂を含む硬化膜によって形成することができるが、本開示はこれに限定されるものではない。
銀ナノワイヤ層３はハードコート層２上に形成され、銀ナノワイヤ層３の表面抵抗は１０～１５０ ｏｐｓ（ohm per square, Ω／□）とすることができる。
保護層４は、銀ナノワイヤ層３上に形成され、銀ナノワイヤ層３を保護する。保護層４は、内表面４１及び外表面４２を有し、内表面４１は、銀ナノワイヤ層３に対向して接触する。保護層４の厚さは４０～１００ｎｍとすることができ、また、保護層４は当該技術分野で知られている保護フィルム用の材料、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、セロファン、ポリオレフィン、環状オレフィン共重合体（ＣＯＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、又はこれらの混合物などとすることができる。
本開示の第２の実施形態の透明断熱フィルム２０００の断面図は図２に示されており、透明断熱フィルム２０００は、ベース層１、ハードコート層２、銀ナノワイヤ層３、保護層４、及び反射防止フィルム５を備える。
本開示の第２の実施形態では、ベース層１、ハードコート層２、銀ナノワイヤ層３及び保護層４は、第１の実施形態で説明したものと同様であるが、反射防止フィルム５が保護層４の外表面４２上に配置されている。
反射防止フィルム５は、接着面５１及びタッチ面５２を有し、接着面５１は保護層４の外表面４２に取り付けられている。反射防止フィルム５は、高屈折層５３と低屈折層５４との積層構造であってもよく、高屈折層５３の屈折率は１．６～１．７とすることができ、高屈折層５３の厚さは５０～１００ｎｍとすることができる。低屈折層５４の屈折率は１．３～１．４とすることができ、低屈折層５４の厚さは１００～２００ｎｍとすることができる。高屈折層５３及び低屈折層５４は、透明断熱フィルム２０００の光学特性を調整するために配置される。
［透明断熱フィルムの光学特性と断熱効果の評価］
まず、ベース層、ハードコート層、及び銀ナノワイヤ層が順次積層された積層構造体を準備し、銀ナノワイヤの量が異なるために表面抵抗が＜１０、１５、２０、１５０ ｏｐｓである銀ナノワイヤ層を実施例１～実施例４としてそれぞれ準備する。ベース層、ハードコート層、高屈折層、低屈折層が順次積層された積層構造体を比較例１として準備する。本評価では、実施例１～実施例４及び比較例１の積層構造の透明度、ヘイズ及び反射率を試験する。また、実施例１～４及び比較例１のベース層の第２の表面を５０℃（Ｔ１）に設定した恒温加熱板に取り付けて、断熱効果の評価方法を実施する。熱平衡後、実施例１～実施例４の銀ナノワイヤ層及び比較例１の低屈折層の露出面の温度（Ｔ２）を熱撮像装置（赤外線（ＩＲ）カメラ）で測定する。断熱効果は、２つの面の温度差（△Ｔ）から評価する。評価結果を表１に示す。銀ナノワイヤ層の表面抵抗が１０ ｏｐｓ未満である場合、銀ナノワイヤ層中の銀ナノワイヤの量は、透明断熱フィルムの視認性に影響を及ぼし得ることに留意されたい。反対に、銀ナノワイヤ層の表面抵抗が１５０ ｏｐｓ超の場合、断熱効果は非効率的である。
Figure 0007197655000001
透明断熱フィルムの断熱効果及び視認性の要求を満たすため、銀ナノワイヤ層の表面抵抗は、好ましくは１５～１５０ ｏｐｓ、より好ましくは１５～５０ ｏｐｓ、最も好ましくは１５～２５ ｏｐｓであり、その結果、透明度８５～９９％、ヘイズ０．５～２．５％、及び反射率（５５０ｎｍ）０．５～２％を含む光学特性が達成され得る。
次に、２５ ｏｐｓの銀ナノワイヤ層を有する透明断熱フィルムを実施例５として準備する。そのベース層の第２の表面は、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、及び１１０℃（加熱板温度Ｔ１）に加熱され、一方、銀ナノワイヤ層の露出温度（Ｔ２）は、熱平衡に達した後に測定される。断熱効果を評価するために温度差△Ｔを算出し、その結果を表２に示す。
Figure 0007197655000002
表１～２に示す結果によると、加熱板温度Ｔ１と、銀ナノワイヤ層を有する透明断熱フィルムに基づく温度差△Ｔとの間には、△Ｔ（℃）＝０．１５Ｔ１～０．３５Ｔ１の関係がある。
以上の評価結果によると、銀ナノワイヤを有する透明断熱フィルムは、優れた断熱効果を有する。また、熱平衡に達するのに必要な時間が非常に短く、２つの面の間の温度差は５分間で一定に保たれる。また、銀ナノワイヤ層中の銀ナノワイヤの量（表面抵抗）によって、２つの面の間の温度差を７．７～１６℃に調整することができる。すなわち、透明断熱フィルムのベース層の第２の表面の温度を５０℃に上昇させると、透明断熱フィルムの他方の面の温度を３４～４２．３℃に維持することができる。ベース層の第２の表面の温度が６０～１１０℃に上昇しても、透明断熱フィルムの２つの面の温度差を１７．３～３７．７℃にできる。これに対して、比較例１の銀ナノワイヤ層を有しない透明断熱フィルムの２つの面の温度差は０．４℃に過ぎず、断熱効果が低い。さらに、実施例１～実施例４の透明断熱フィルムは、透明度が８７．６～９２．９％、ヘイズが４％未満、反射率が３％未満という優れた光学特性を有する。
次に、ベース層、ハードコート層、銀ナノワイヤ層、保護層及び反射防止層が順次積層された透明断熱フィルムを準備する。反射防止層は、高屈折層と低屈折層とを含み、高屈折層の屈折率は１．６２８であり、低屈折層の屈折率は１．３８０である。表面抵抗が１０、２０、４０ ｏｐｓの銀ナノワイヤ層を有する透明断熱フィルムを実施例６～実施例８としてそれぞれ準備する。上記比較例１も比較のために準備する。実施例６～実施例８及び前述の比較例１の光学特性及び断熱効果についても上記と同様の方法で評価する。すなわち、ベース層の第２の表面を５０℃（Ｔ３（℃）、加熱板の温度）に加熱して、熱平衡に達した後の反射防止フィルムのタッチ面の温度Ｔ４（℃）を測定することによって、その断熱効果を評価する。評価結果を表３に示す。
Figure 0007197655000003
表３に示す結果によると、実施例６～実施例８の反射防止層を備える透明断熱フィルムは、２つの面の温度差が６．２～１５．７℃と優れた断熱効果を示す。このため、ユーザがタッチパネルを操作して透明断熱フィルムのタッチ面に触れても、熱を感じることがない。また、光学特性がさらに向上し、透明度が９１．１～９５．５％であり、ヘイズが２．１８％未満であり、反射率が２％未満である。
透明断熱フィルムの断熱効果の要件を満たすために、透明断熱フィルムを備える銀ナノワイヤ層の表面抵抗は、好ましくは１０～４０ ｏｐｓ、より好ましくは１０～２５ ｏｐｓ、最も好ましくは２０～２５ ｏｐｓである。同時に、透明断熱フィルムの光学的視認性の要件である、透明度８５～９９％、ヘイズ０．５～２．５％、波長５５０ｎｍにおける反射率０．５～２％も達成される。
断熱効果評価の実施例９として、表面抵抗２５ ｏｐｓの銀ナノワイヤを備える透明断熱フィルムを準備する。上記と同様の方法で断熱効果を評価する。すなわち、ベース層の第２の表面を５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃（Ｔ３（℃）、加熱板の温度）に加熱して、熱平衡に達した後の反射防止フィルムのタッチ面の温度Ｔ４（℃）を測定することによって、その断熱効果を評価する。
評価結果を表４に示す。
Figure 0007197655000004
表３～表４に示す結果によると、加熱板温度Ｔ３と、銀ナノワイヤ層を有する透明断熱フィルムに基づく温度差△Ｔとの間には、△Ｔ（℃）＝０．１２Ｔ３～０．３２Ｔ３の関係がある。
次に、屈折率の異なる高屈折層及び低屈折層を用いて、透明断熱フィルムの反射膜の断熱効果及び光学特性を最適化する。実施例１０～実施例１３の高屈折膜及び低屈折膜の屈折率及び銀ナノワイヤ層の表面抵抗を表５に示す。上記の方法により、光学特性及び断熱効果を評価する。結果を表５に示す。
Figure 0007197655000005
この結果によると、屈折率の異なる低屈折層と高屈折層とを備える実施例１０～実施例１３の透明断熱フィルムは、いずれも優れた断熱効果及び光学特性を示し、実施例１３が最も優れた断熱効果及び光学特性を示す。実施例１３の透明断熱フィルムは、低屈折層の屈折率が１．３８３、高屈折層の屈折率が１．６７７、及び銀ナノワイヤ層の表面抵抗が２５ ｏｐｓのとき、透明度が９３．８％、ヘイズが１．１４％、反射率が０．７３％、及び温度差が１３．２℃である。
ベース層、ハードコート層、銀ナノワイヤ層、保護層及び反射防止フィルムが順次積層された透明断熱フィルムを実施例１４及び実施例１５として準備し、高屈折層の屈折率は１．６７７、低屈折層の屈折率は１．３８３、銀ナノワイヤ層の表面抵抗はそれぞれ２５ ｏｐｓ及び４０ ｏｐｓである。断熱効果と光学特性の評価にもかかわらず、高温高湿環境における８５℃と湿度８５％での銀ナノワイヤ層の硬度、耐擦傷性、及び安定性も試験する。評価結果を表６及び図３に示す。
Figure 0007197655000006
表６及び図３に示す評価結果によると、実施例１４及び実施例１５の透明断熱フィルムは、優れた断熱効果及び光学特性を有する。さらに、実施例１４及び実施例１５の透明断熱フィルムは、高硬度であり、耐擦傷性が高い。高温高湿環境下では、８５℃、湿度８５％の高温高湿環境下における銀ナノワイヤ層の硬度、耐擦傷性、安定性の試験結果に基づき、反射防止フィルムは銀ナノワイヤ層の損傷を防止し、銀ナノワイヤ層の保存安定性を効果的に向上させることができる。
上記の開示は、その詳細な技術的内容及び発明的特徴に関する。当業者は、その特徴から逸脱することなく、記載された開示の開示及び提案に基づいて様々な修正及び置換を進めることができる。それにもかかわらず、そのような変更及び置換は、上記の説明において完全には開示されていないが、それらは実質的に、添付の特許請求の範囲に包含されている。
１ ベース層
２ ハードコート層
３ 銀ナノワイヤ層
４ 保護層
５ 反射防止フィルム
１１ 第１の表面
１２ 第２の表面
２５ 表面抵抗
４１ 内表面
４２ 外表面
５１ 接着面
５２ タッチ面
５３ 高屈折層
５４ 低屈折層
１０００、２０００ 透明断熱フィルム

Claims (7)

  1. 透明断熱フィルムであって、
    第１の表面及び第２の表面を含むベース層と、
    ハードコート層と、
    銀ナノワイヤ層と、
    内表面及び外表面を含み、銀ナノワイヤ層を保護する保護層と、を備え、
    前記ハードコート層及び前記銀ナノワイヤ層は、前記ベース層の前記第１の表面と前記保護層の前記内表面との間に配置され、前記ベース層の前記第２の表面の温度がＴ１（℃）、前記保護層の前記外表面の温度がＴ２（℃）、Ｔ１とＴ２との間の温度差（Ｔ１－Ｔ２）が△Ｔであり、Ｔ１＝５０～１００℃で前記ベース層及び前記保護層が熱平衡に達したとき、△Ｔ＝０．１５Ｔ１～０．３５Ｔ１であり、
    前記透明断熱フィルムの透明度は８５～９９％、前記透明断熱フィルムのヘイズは０．５～２．５％、及び波長５５０ｎｍにおける反射率は０．５～２％であり、
    前記ベース層の前記第１の表面上に前記ハードコート層が配置され、前記ハードコート層上に前記銀ナノワイヤ層が配置され、前記銀ナノワイヤ層上に前記保護層が配置される、
    透明断熱フィルム。
  2. 前記銀ナノワイヤ層の表面抵抗は１０～１５０ ｏｐｓである、請求項１に記載の透明断熱フィルム。
  3. 接着面及びタッチ面を含む反射防止フィルムをさらに備え、前記反射防止フィルムは、前記反射防止フィルムの前記接着面を介して前記保護層の前記外表面に取り付けられている、請求項１又は２に記載の透明断熱フィルム。
  4. 透明断熱フィルムであって、
    第１の表面及び第２の表面を含むベース層と、
    ハードコート層と、
    銀ナノワイヤ層と、
    内表面及び外表面を含み、銀ナノワイヤ層を保護する保護層と、
    接着面及びタッチ面を含む反射防止フィルムと、を備え、
    前記保護層の前記内表面は前記銀ナノワイヤ層に対向しており、
    前記ハードコート層及び前記銀ナノワイヤ層は、前記ベース層の前記第１の表面と前記保護層の前記内表面との間に配置され、前記反射防止フィルムは、前記反射防止フィルムの前記接着面を介して前記保護層の前記外表面に取り付けられており、前記ベース層の前記第２の表面の温度がＴ３（℃）、前記反射防止フィルムの前記タッチ面の温度がＴ４（℃）、Ｔ３とＴ４との温度差（Ｔ３－Ｔ４）が△Ｔであり、Ｔ３＝５０～１００℃で前記ベース層及び前記反射防止フィルムが熱平衡に達したとき、△Ｔ＝０．１２Ｔ３～０．３２Ｔ３であり、
    前記透明断熱フィルムの透明度は８５～９９％、前記透明断熱フィルムのヘイズは０．５～２．５％、及び波長５５０ｎｍにおける反射率は０．５～２％であり、
    前記ベース層の前記第１の表面上に前記ハードコート層が配置され、前記ハードコート層上に前記銀ナノワイヤ層が配置され、前記銀ナノワイヤ層上に前記保護層が配置される、
    透明断熱フィルム。
  5. 前記銀ナノワイヤ層の表面抵抗は、１０～４０ ｏｐｓである、請求項４に記載の透明断熱フィルム。
  6. 前記反射防止フィルムは、互いに積層された高屈折層及び低屈折層を含む、請求項４又は５に記載の透明断熱フィルム。
  7. 前記透明断熱フィルムの硬度が２Ｈ以上である、請求項６に記載の透明断熱フィルム。
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