WO2022225051A1 - 液晶デバイス用透明基材、及び調光シート - Google Patents
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- the present disclosure relates to a transparent base material for liquid crystal devices and a light control sheet.
- a reverse type light control sheet has a relatively low haze when no voltage is applied between the pair of conductive layers, and a relatively high haze when a voltage is applied between the pair of conductive layers.
- a reverse type light control sheet a light control layer containing liquid crystal molecules, a pair of conductive layers (transparent electrodes) sandwiching the light control layer in the thickness direction of the light control layer, and a light control layer and a conductive layer Some are provided with alignment films respectively located between them (see, for example, Patent Document 1).
- the alignment layer vertically aligns the liquid crystal molecules when no voltage is applied between the pair of conductive layers.
- the liquid crystal molecules are randomly oriented, causing multiple reflections of incident light at the interface between the polymer and the liquid crystal.
- the light control sheet and the transparent base material provided with the orientation layer are required to be manufactured using a roll-to-roll apparatus from the viewpoint of enabling mass production of the light control sheet.
- the transparent substrate is manufactured using a roll-to-roll device
- the transparent substrate is conveyed by the roll-to-roll device, and the transparent substrate is wound using the roll-to-roll device.
- an external force acts on the transparent substrate and the alignment layer provided on the transparent substrate, and this may cause physical damage to the alignment layer.
- a transparent substrate having an orientation layer poses a new problem because the transparent substrate is manufactured using a roll-to-roll apparatus.
- the transparent base material for a liquid crystal device of the present disclosure is a transparent base material for a liquid crystal device that includes an alignment layer that regulates the alignment direction of liquid crystal molecules contained in a liquid crystal layer included in the liquid crystal device, and an underlying layer on which the alignment layer is formed.
- the transparent base material for a liquid crystal device comprises a first surface and a second surface opposite to the first surface, the first surface being a surface including the alignment layer;
- the second surface is a surface included in the underlayer, the surface of the underlayer in contact with the alignment layer has a hardness of F or higher in a pencil hardness test, and the surface roughness Ra1 of the first surface is 20 nm. and the sum Ra1+Ra2 of the surface roughness Ra1 of the first surface and the surface roughness Ra2 of the second surface is 5 nm or more.
- the light control sheet of the present disclosure includes a light control layer that is in contact with the first surface of the transparent substrate for a liquid crystal device and contains liquid crystal molecules.
- the strength of the orientation layer can be increased.
- the sum Ra1+Ra2 of the surface roughness Ra1 of the first surface and the surface roughness Ra2 of the second surface is 5 nm or more. Therefore, it is possible to reduce the frictional force generated between the first surface and the second surface, thereby suppressing defects in the orientation layer.
- the surface roughness Ra1 of the first surface is set to 20 nm or less while dispersing the surface roughness on the first surface and the second surface.
- the second surface may have a surface roughness Ra2 of 100 nm or less. According to the above configuration, scattering on the second surface can be suppressed in a liquid crystal device using the transparent substrate for a liquid crystal device.
- the sum Ra1+Ra2 of the surface roughness Ra1 of the first surface and the surface roughness Ra2 of the second surface may be 120 nm or less. According to the above configuration, scattering on the second surface can be suppressed in a liquid crystal device using the transparent substrate for a liquid crystal device while maintaining the alignment regulating force of the alignment layer.
- the underlying layer includes a supporting base material, a hard coat layer, a conductive layer and an alignment layer, and the hard coat layer is positioned between the supporting base material and the alignment layer.
- the orientation layer can be reinforced by the hard coat layer.
- the hard coat layer contains a plurality of particles, and the diameter of the particles or the diameter of the aggregated particles composed of the plurality of particles is determined by the thickness of the hard coat layer and the thickness of the conductive layer. It may be greater than the sum of the thickness and the thickness of the alignment layer.
- the particles contained in the hard coat layer protrude from the first surface contained in the orientation layer.
- the surface roughness can be controlled by adjusting the particle content.
- At least part of the particles contained in the base layer may protrude from at least one of the first surface and the second surface of the transparent base material for a liquid crystal device. According to the above configuration, the surface roughness can be controlled by adjusting the content of the particles contained in the underlayer.
- the alignment layer may contain a silicone-based resin or a polyimide-based resin. According to the above configuration, the strength of the alignment layer itself can be increased.
- the present disclosure can suppress physical damage in the alignment layer included in the transparent base material for liquid crystal devices.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the transparent base material for liquid crystal devices included in the light control sheet of the first embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing a state of storing the transparent base material for a liquid crystal device of the first embodiment.
- FIG. 1 A first embodiment of a transparent substrate for a liquid crystal device and a light control sheet will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
- the light control sheet 10 includes a first base material 11, a second base material 12, and a light control layer 13.
- the light control layer 13 contains liquid crystal molecules.
- the light control layer 13 is an example of a liquid crystal layer.
- the liquid crystal molecules may be held in a polymer network liquid crystal (PNLC) type or a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) type.
- PNLC polymer network liquid crystal
- PDLC polymer dispersed liquid crystal
- Liquid crystal molecules have negative dielectric anisotropy. In other words, the liquid crystal molecules are n-type.
- Each of the first base material 11 and the second base material 12 is an example of a transparent base material for liquid crystal devices.
- Each base material 11, 12 has transparency to visible light.
- Each substrate 11, 12 includes an alignment layer. The alignment layer regulates the alignment direction of liquid crystal molecules included in the light control layer 13 .
- Each base material 11 , 12 is in contact with the light control layer 13 .
- the surface in contact with the light control layer 13 is the first surface.
- FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a first substrate 11, which is an example of a transparent substrate for liquid crystal devices.
- the layers provided on the second base material 12 are common to the layers provided on the first base material 11. is doing. Therefore, while the structure of the first base material 11 will be described in detail below, the detailed description of the structure of the second base material 12 will be omitted.
- the first base material 11 has a first surface 11S1 and a second surface 11S2 opposite to the first surface 11S1.
- the first surface 11S1 is a surface included in the alignment layer 21 .
- the second surface 11S2 is a surface included in the underlying layer 11A.
- the first surface 11S1 and the second surface 11S2 face each other.
- the first base material 11 includes an alignment layer 21 and a base layer 11A on which the alignment layer 21 is formed.
- the surface of the base layer 11A opposite to the second surface 11S2 is the surface 11A1 in contact with the alignment layer 21.
- the base layer 11A includes a support base material 24, a hard coat layer 23, a conductive layer 22, and an easy slip layer 26.
- Surface 11A1 is included in conductive layer 22 .
- the support substrate 24 has a first surface 24A and a second surface 24B. The first surface 24A and the second surface 24B face each other.
- a hard coat layer 23, a conductive layer 22, and an orientation layer 21 are laminated in this order on the first surface 24A.
- FIG. 2 schematically shows the thickness of each layer.
- the supporting base material 24 is made of synthetic resin, for example. Synthetic resins may be, for example, polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN).
- PET polyethylene terephthalate
- PEN polyethylene naphthalate
- the support substrate 24 can have a thickness of, for example, 16 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less.
- the supporting base material 24 has transparency to visible light.
- the support base material 24 may have not only a single-layer structure but also a multi-layer structure. When the supporting substrate 24 has a multilayer structure, the supporting substrate 24 comprises a first layer made of a first material and a second layer made of a second material different from the first material. you can
- the hard coat layer 23 is located between the supporting substrate 24 and the conductive layer 22 .
- the strength of the hard coat layer 23 is higher than that of the support base material 24 . Therefore, the strength of the surface of the alignment layer 21 formed on the underlayer 11A is higher than when the underlayer 11A does not include the hard coat layer 23 .
- the hard coat layer 23 may be made of, for example, an organic material, a silicon material containing silicon, or an inorganic material.
- the organic material is a synthetic resin such as melamine resin, urethane resin, or acrylic resin.
- the silicon-based material may be a silane compound such as a silicone-based hard coat material.
- the inorganic material may be a metal oxide.
- the hard coat layer 23 can have a thickness of, for example, 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
- the hard coat layer 23 has transparency to visible light.
- the hard coat layer 23 is not limited to a single layer structure, and may have a multilayer structure. When the hard coat layer 23 has a multilayer structure, the hard coat layer 23 includes a first layer made of a first material and a second layer made of a second layer different from the first material. you can
- the hard coat layer 23 may contain a plurality of particles 23P.
- the particles 23P are added separately from the hard coating agent that is the main component of the hard coating layer 23, and may be made of a material different from the hard coating agent.
- the particles 23P may be made of, for example, a synthetic resin or a silica-based inorganic material.
- the cross-sectional shape of the particles 23P may be circular, elliptical, or other shapes.
- the diameter D1 of at least some of the particles 23P is equal to the thickness T1 of the hard coat layer 23, the thickness T2 of the conductive layer 22, and the thickness T3 of the orientation layer 21 is greater than the sum of (T1+T2+T3) (D1>T1+T2+T3).
- the thicknesses of the hard coat layer 23, the conductive layer 22, and the orientation layer 21 are the thicknesses of the portions where the particles 26P are not located. Therefore, at least part of the particles 23P contained in the hard coat layer 23 protrude outside from the first surface 11S1. Therefore, the surface roughness of the first surface 11S1 is large. If the hard coat layer 23 contains particles 23P having an elliptical cross-sectional shape or particles 23P of various sizes, only some of the particles 23P may protrude from the first surface 11S1.
- the conductive layer 22 is positioned between the hard coat layer 23 and the orientation layer 21 in the thickness direction of the first base material 11 . Therefore, when a voltage is applied to the conductive layer 22 , an electric field having a strength capable of driving the liquid crystal molecules is generated between the conductive layer 22 of the first base material 11 and the conductive layer of the second base material 12 . easily formed between
- Conductive layer 22 is formed of, for example, a transparent conductive oxide (TCO).
- TCO transparent conductive oxide
- the TCO can be, for example, indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO2), indium zinc oxide (IZO), and indium - gallium-zinc oxide (IGZO).
- ITO indium tin oxide
- ZnO zinc oxide
- SnO2 tin oxide
- IZO indium zinc oxide
- IGZO indium - gallium-zinc oxide
- the conductive layer 22 can have a thickness of, for example, 5 nm or more and 100 nm or less.
- the conductive layer 22 has transparency to visible light.
- the alignment layer 21 is a vertical alignment film.
- the alignment layer 21 orients the liquid crystal molecules such that the long axes of the liquid crystal molecules are perpendicular to the plane in which the alignment layer 21 extends.
- the angle formed by the alignment layer 21 and the long axes of the liquid crystal molecules may deviate from the right angle as long as it can be regarded as a substantially right angle.
- the alignment layer 21 is a silicone-based resin or polyimide-based resin having a siloxane bond consisting of silicon and oxygen as a skeleton and an organic group bonded to silicon. By forming the alignment layer 21 from these resins, the thermal stability and chemical stability of the alignment layer 21 can be enhanced.
- the alignment layer 21 is made of, for example, polyamic acid, polyimide, polyvinyl alcohol (PVA), or the like.
- the surface of the alignment layer 21 may be subjected to rubbing treatment.
- the thickness of the alignment layer 21 may be, for example, 20 nm or more and 500 nm or less.
- the alignment layer 21 is transparent to visible light.
- a slippery layer 26 is formed on the second surface 24B of the support base material 24 .
- the synthetic resin may be, for example, any one of melamine-based resin, urethane-based resin, and acrylic-based resin.
- the slippery layer 26 can have a thickness of, for example, 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. In addition, the thickness of the slippery layer 26 is the thickness of the portion where the particles 26P are not located.
- the slippery layer 26 has transparency to visible light.
- the slippery layer 26 may contain a plurality of particles 26P.
- the particles 26P may be made of synthetic resin, for example. Alternatively, an inorganic material such as a silica-based material may be used for the particles 26P.
- the particles 23P contained in the hard coat layer 23 and the particles 26P contained in the slippery layer 26 may be made of the same material, or may be made of different materials.
- the particles 26 ⁇ /b>P are added separately from the coating material of the slippery layer 26 , and may be made of a material different from the main component of the slippery layer 26 . Also, the particles 23P and 26P may have the same size or may have different sizes.
- the diameter D2 of at least some of the particles 26P included in the easy-to-lubricate layer 26 is larger than the thickness T4 of the easy-to-lubricate layer 26 (D2>T4).
- the diameter T4 of the easy-to-lubricate layer 26 (D2>T4).
- a plurality of particles 26 ⁇ /b>P aggregate at least part of the aggregated particles made up of the plurality of particles should have a diameter larger than the thickness T ⁇ b>4 of the slippery layer 26 . Therefore, at least part of the particles 26P contained in the slippery layer 26 or at least part of the aggregated particles protrude outside from the second surface 11S2. Therefore, the surface roughness of the second surface 11S2 is large.
- the support base material 24 is thin and highly flexible, it is not suitable for a single-wafer manufacturing method. Therefore, the roll-to-roll method is used for manufacturing the first base material 11 and the second base material 12 and for manufacturing the light control sheet using the first base material 11 and the second base material 12 .
- the roll-to-roll method defects occur in the alignment layer 21 due to friction between contact portions of the wound base material, pressing force exerted by those portions on each other, and the like.
- the inventors increased the strength of the alignment layer 21 in order to suppress defects in the alignment layer 21 . Further, the frictional force is reduced by increasing the surface roughness of the first surface 11S1 and the second surface 11S2 to improve slipperiness. At this time, if only the surface roughness of the second surface 11S2 is increased, the haze becomes excessively large when the light control sheet 10 is driven to be transparent. Therefore, the inventors have found that by dispersing the surface roughness on the first surface 11S1 and the second surface 11S2, it is possible to reduce the frictional force and the haze during transparent driving.
- the first base material 11 and the second base material 12 satisfy at least the following condition 1 satisfy ⁇ 3.
- the surface 11A1 of the base layer 11A has a hardness of F or higher in a pencil hardness test.
- the surface roughness Ra1 of the first surface 11S1 included in the alignment layer 21 is more than 0 nm and 20 nm or less (0 nm ⁇ Ra1 ⁇ 20 nm).
- the pencil hardness test was conducted by a method based on JIS K 5600-5-4: 1999 "General test method for paint-Part 5: Mechanical properties of coating film-Section 4: Scratch hardness (pencil method)".
- the hardness of the surface 11A1 of the base layer 11A is realized by the hard coat layer 23
- the pencil hardness of the surface of the hard coat layer 23 in contact with the conductive layer 22 is F or higher.
- the pencil hardness of the alignment layer 21 itself in contact with the surface 11A1 of the underlayer 11A is lower than F.
- the orientation layer 21 is laminated on the hard coat layer 23 via the conductive layer 22, thereby developing a pencil hardness of F or higher.
- the surface roughness Ra1 is the arithmetic mean roughness Ra of the first surface 11S1.
- the surface roughness Ra1 of the first surface 11S1 is increased. Excessive increase in haze due to this can be suppressed.
- the surface roughness Ra1 of the first surface 11S1 exceeds 20 nm (20 nm ⁇ Ra1), the alignment regulation force of the alignment layer 21 for aligning the liquid crystal molecules partially decreases.
- the liquid crystal molecules are randomly aligned in the portion where the alignment regulation force is lowered, it is visually recognized as a locally opaque portion even when the light control sheet 10 is driven to be transparent. Furthermore, since the height difference of the uneven shape of the alignment layer 21 is increased, the external force tends to be concentrated on the top of the convex shape and the bottom of the concave shape. As a result, defects are likely to occur when an external force is applied to the alignment layer 21 .
- the surface roughness Ra1 of the first surface 11S1 is preferably 2 nm or more.
- the surface roughness Ra2 is the arithmetic mean roughness Ra of the second surface 11S2.
- the surface roughness Ra1+Ra2 of the surface roughnesses of the first surface 11S1 and the second surface 11S2 can be reduced.
- the sum of surface roughnesses Ra1+Ra2 is less than 5 nm (Ra1+Ra2 ⁇ 5 nm)
- the frictional force generated between the first surface 11S1 and the second surface 11S2 increases, and defects in the alignment layer 21 tend to occur.
- the first surface 11S1 and the second surface 11S2 are in close contact with each other, and blocking is likely to occur.
- the first surface 11S1 and the second surface 11S2 that are in close contact with each other are forcibly peeled off, causing defects in the orientation layer 21 .
- first base material 11 and the second base material 12 preferably satisfy the following conditions 4 and 5 in addition to the conditions 1 to 3.
- the surface roughness Ra2 of the second surface 11S2 included in the slippery layer 26 is more than 0 nm and 100 nm or less (0 ⁇ Ra2 ⁇ 100 nm).
- the haze of the light control sheet 10 is the external haze, which is scattering at the interface between the first base material 11 and air and the interface between the second base material 12 and air, and the difference in refractive index between the particles 26P and the slippery layer 26. and the internal haze caused by factors of the internal structure of the light control sheet 10 such as a decrease in the orientation force of the orientation layer 21 as described above.
- the surface roughness of the second surface 11S2 changes the external haze. That is, the scattering of visible light on the second surface 11S2 increases, and the haze of the first base material 11 and the second base material 12 increases.
- the surface roughness Ra2 of the second surface 11S2 exceeds 100 nm, the transparency when the light control sheet 10 is driven to be transparent can ensure practicality depending on the application, but the haze exceeds 15%.
- condition 5 When Condition 1 is satisfied and the sum Ra1+Ra2 of the surface roughnesses of the first surface 11S1 and the second surface 11S2 is 120 nm, the light control sheet 10 during transparent driving can maintain the alignment regulating force of the alignment layer 21. haze can be suppressed from increasing excessively. Specifically, the haze of the light control sheet 10 during transparent driving can be set to 15% or less. When the sum Ra1+Ra2 of the surface roughnesses of the first surface 11S1 and the second surface 11S2 exceeds 120 nm, the haze during transparent driving exceeds 15%.
- the action of the first base material 11 will be described with reference to FIG.
- the first base material 11 is conveyed along the longitudinal direction of the first base material 11 by a roll-to-roll device.
- tension is applied to the first base material 11 along the longitudinal direction, and the first base material 11 is transported along the longitudinal direction while being in contact with the guide rolls of the roll-to-roll device. Therefore, when the first surface 11S1 of the first base material 11 contacts the guide roll, friction occurs between the first surface 11S1 included in the orientation layer 21 and the guide roll.
- a defect is a portion of the alignment layer 21 that is deficient, such as partially peeled off or damaged, and is unable to exert its alignment regulating force.
- the first base material 11 since the first base material 11 has a strip shape, it can be used when the first base material 11 is transported from a roll-to-roll device to another device, or when the first base material 11 is stored. , the first base material 11 has a roll shape wound around the core C. FIG. 3
- the first base material 11 when the first base material 11 is wound around the core C, pressure is generated in the thickness direction of the base material. This is because the action of winding the base film such as the first base material 11 around the core C is a repetition of the momentary action of pressing the base film against the core C.
- the frictional force or pressing force acting on the first surface 11S1 exceeds the strength of the first surface 11S1
- defects will occur in the portion of the alignment layer 21 where the frictional force or pressing force acts.
- the first substrate 11 may have a slight amount of waviness. When the first base material 11 is wavy, the undulated portion presses the portion in contact with the rugged portion. Also in this case, if the frictional force or pressing force acting on the first surface 11S1 exceeds the strength of the first surface 11S1, defects will occur in the portion of the alignment layer 21 where the frictional force or pressing force acts.
- the alignment layer 21 is formed on the underlayer 11A having a hardness of F or higher in a pencil hardness test, the strength of the alignment layer 21 can be increased. Further, the sum Ra1+Ra2 of the surface roughness Ra1 of the first surface 11S1 and the surface roughness Ra2 of the second surface 11S2 is 5 nm or more. Therefore, the frictional force generated between the first surface 11S1 and the second surface 11S2 can be reduced, and damage to the alignment layer 21 can be suppressed. Further, the surface roughness Ra1 of the first surface 11S1 is set to 20 nm or less while distributing the surface roughness to the first surface 11S1 and the second surface 11S2.
- the hard coat layer 23 having a hardness of F or higher in a pencil hardness test is positioned. Therefore, even if the orientation layer 21 is extremely thin and thus has a low strength, the orientation layer 21 can be reinforced by the hard coat layer 23 .
- the diameter of at least part of the particles 23P contained in the hard coat layer 23 or the diameter of at least part of the aggregated particles composed of a plurality of particles 23P is equal to the thickness of the hard coat layer 23, the thickness of the conductive layer 22 and the greater than the sum of the thicknesses of the alignment layers 21; For this reason, the particles 23P contained in the hard coat layer 23 or aggregated particles composed of a plurality of particles 23P protrude from the first surface 11S1 contained in the orientation layer 21. As shown in FIG. Thereby, the surface roughness Ra1 of the first surface 11S1 can be increased. Further, by adjusting the content of the particles 23P, it is possible to control the surface roughness Ra1.
- the alignment layer 21 contains silicone-based resin or polyimide-based resin, the thermal stability and chemical stability of the alignment layer 21 can be enhanced.
- the underlayer 11A in the above embodiment includes the hard coat layer 23 .
- the underlying layer 11A does not need to include the hard coat layer 23.
- the supporting base material 24 may have such high strength that the first surface 11S1 has a pencil hardness of F or higher.
- the underlayer 11A in the above-described embodiment includes particles 23P contained in the hard coat layer 23 .
- the underlayer 11A does not have to include the particles 23P.
- the alignment layer 21, the conductive layer 22, and the support base 24 should have surface roughness large enough to satisfy conditions 2 and 3 for the surface roughness R1a of the first surface 11S1.
- the base layer 11A in the above-described embodiment includes an easy-to-slip layer 26 .
- the second surface 11S2 satisfies at least Condition 3
- the underlying layer 11A does not have to include the slippery layer .
- the supporting substrate 24 may include the second surface 11S2, and the surface roughness Ra2 of the second surface 11S2 may satisfy Condition 3.
- another film such as a protective film may be attached to the second surface 24B side of the support base material 24 to satisfy the surface roughness Ra2 of 11S2.
- a protective film may be attached to the second surface 24B side of the support base material 24 to satisfy the surface roughness Ra2 of 11S2.
- the degree of freedom in designing the supporting substrate 24 can be increased, although the protective film must be peeled off when using the light control film.
- the base layer 11A in the above embodiment includes particles 26P contained in the slippery layer 26 .
- the underlayer 11A does not have to include the particles 26P.
- the supporting base material 24 may have a large surface roughness to the extent that the surface roughness R2a of the second surface 11S2 satisfies the condition 3.
- the conductive layer 22 may be positioned between the supporting base material 24 and the hard coat layer 23 in the thickness direction of the underlying layer 11A. Even in this case, since the underlying layer 11A has the hard coat layer 23, it is possible to obtain the effect according to (1) described above. In this case, since the distance between the conductive layer 22 and the first surface 11S1 is increased in the thickness direction of the base layer 11A, a high voltage may be applied by driving the liquid crystal molecules.
- the liquid crystal device is embodied as a reverse type light control sheet 10 that has a low linear transmittance when energized and a high linear transmittance when not energized.
- the liquid crystal device may be embodied as a normal type light control sheet in which the linear transmittance of visible light increases when energized and decreases when not energized.
- the normal type light control sheet includes, for example, a light control sheet comprising a light control layer containing a p-type liquid crystal between a pair of alignment layers having a horizontal alignment control force, or a pair of alignment layers having a vertical alignment force.
- a light control sheet having a light control layer containing an n-type liquid crystal has a first base material, a light control layer and a second base material between a pair of polarizing plates.
- a liquid crystal device to which the transparent base material for a liquid crystal device of the present disclosure is applied is not limited to the light control sheet described above as long as it has an alignment layer.
- it may be a liquid crystal display device.
- a lubricating layer paint for forming a lubricating layer was prepared. 0.02% by weight of acrylic particles (Techpolymer SSX-102, manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd.) having an average particle size of 2 ⁇ m were added to a highly crosslinked acrylic hard coating agent (Riodurus LCH6701, manufactured by Toyochem Co., Ltd.). Further, methyl ethyl ketone was added to the hard coat paint to adjust the solid content concentration including acrylic particles to 50% by weight.
- a film (Cosmoshine A4300, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) made of polyethylene terephthalate (PET) (Cosmoshine is a registered trademark) was prepared.
- the total thickness of the PET film was 125 ⁇ m.
- the adjusted paint for slippery layer was applied with a gravure coater. At that time, the coating was applied so that the thickness of the part of the hardened slippery layer where no acrylic particles were present was 1.5 ⁇ m.
- the PET film on which the slippery layer was formed was wound up in-line to obtain a film roll wound with the slippery layer-attached film.
- a hard coat layer was formed on the surface of the film with the slippery layer opposite to the surface on which the slippery layer was formed.
- a hard coat paint (first paint) was prepared. 0.02% by weight of acrylic particles (Techpolymer SSX-102, manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd.) having an average particle size of 2 ⁇ m were added to a highly crosslinked acrylic resin hard coating agent (Riodurus LCH6701, manufactured by Toyochem Co., Ltd.). Furthermore, methyl ethyl ketone was added to the hard coat paint to adjust the solid content concentration to 50% by weight.
- the prepared hard coat paint was applied by a gravure coater to the surface opposite to the surface on which the slippery layer was formed in the film with the slippery layer. At that time, the hard coat layer was applied so that the thickness of the portion where the acrylic particles were not present in the hard coat layer was 1.5 ⁇ m. After drying the PET film with the slippery layer coated with the hard coat paint at a temperature of 60° C. for 1 minute, the hard coat layer was cured by exposure using a high-pressure mercury lamp at an exposure dose of 300 mJ/cm 2 . Then, the film on which the hard coat layer was formed was wound up in-line to obtain a film roll wound with the film with the hard coat layer.
- a conductive layer was formed on the hard coat layer.
- a roll sputtering apparatus equipped with a mixed sintered target of indium oxide (90% by weight) and tin oxide (10% by weight) was used for forming the conductive layer.
- a film roll was set in this roll sputtering device, and the inside of the device was evacuated to 0.4 Pa. After that, argon gas and oxygen gas were introduced into the apparatus. Then, film formation was carried out at a substrate temperature of 40° C. and a pressure of 0.4 Pa, which is the temperature applied to the film. As a result, a conductive layer having a thickness of 50 nm was formed on the underlying layer.
- the conductive layer was crystallized by heat-treating the PET film with the conductive layer formed thereon at a temperature of 140° C. for 90 minutes. This film with the conductive layer was wound into a roll.
- ⁇ Preparation of alignment layer> An orientation layer was then laminated to the conductive layer. Alignment was performed by adjusting the alignment layer paint (Sunever SE-H682, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) (Sunever is a registered trademark) mainly composed of polyamic acid with a solvent so that the solid content was 5% by weight. A coating liquid for forming a layer was obtained.
- the solvent the weight ratio of propylene glycol monomethyl ether and ⁇ -butyl lactone was set as follows.
- Propylene glycol monomethyl ether: ⁇ -butyl lactone 8:2
- the film with the conductive layer was pulled out from the film roll, and the orientation layer coating material was applied onto the conductive layer using a roll coater. Then, the film coated with the alignment layer coating material was dried at a temperature of 150° C. for 5 minutes to form an alignment layer having a thickness of 100 nm. As a result, the paint containing polyamic acid as a main raw material becomes an alignment layer containing polyimide as a main skeleton.
- the film laminated with the orientation layer was wound up into a roll and collected. Thus, a film including an underlayer was obtained. A set of two film rolls obtained by winding the underlayer-attached film is prepared.
- the transparent substrate for liquid crystal devices was stored for 7 days in a clean room maintained at 23° C. and a relative humidity of 50% RH. This underlayer-attached film was used as a sample of a single film.
- the arithmetic average roughness of the first surface included in the alignment layer was measured using a white light interferometer (VertScan R3300h Lite, manufactured by Ryoka Systems Co., Ltd.). At this time, the field of view having a rectangular shape and having a width of 1.408 mm and a length of 1.885 mm was used as an object for measurement of the arithmetic mean roughness. Also, the arithmetic mean roughness was measured by a method according to JIS B 0601:2013. This arithmetic mean roughness was defined as the surface roughness Ra1 of the first surface. The surface roughness Ra1 of the first surface in Example 1 was 4 nm.
- the film roll was viewed from its side, and the end face of the wound base material was visually recognized.
- the end surface of the base material was not wound in a circular shape close to a perfect circle, but was wound in a polygonal shape, it was determined that sticking or swelling occurred. If the front and back surfaces of the base material stick together or swell, the base material itself may be deformed when the base material is pulled out from the film roll, or in the worst case, the film may break.
- NG bad
- OK sticking or swelling on the front and back of the base material could not be confirmed
- a light control layer was produced between a pair of films with orientation layers. 17.5 parts by weight of an ultraviolet curable coating agent (Loctite 3736, manufactured by Henkel) and 17.5 parts by weight of 1,9-nonanediol methacrylate were mixed. Furthermore, this mixture was mixed with 65 parts by weight of an n-type liquid crystal composition (MLC-6608, manufactured by Merck & Co.) to obtain a light control layer coating material.
- an ultraviolet curable coating agent Lictite 3736, manufactured by Henkel
- MLC-6608 manufactured by Merck & Co.
- Bead spacers containing divinylbenzene as a main component and having a particle size of 6 ⁇ m were dispersed in isopropyl alcohol. This spacer dispersant was applied to the first surface of the film with the orientation layer so that the area occupied by the bead spacers was 1.5%. Then, the film coated with the spacer dispersant was dried at a temperature of 100° C. and wound up.
- the film with the orientation layer was pulled out from the first film roll on which the film with the orientation layer was wound with the bead spacers dispersed, and the light control layer paint was applied onto the orientation layer with a die head coater.
- the light control layer coating material was cured by irradiating the light control layer coating material with ultraviolet rays from a high-pressure mercury lamp in which light rays having a wavelength of 350 nm or less were cut off.
- the illuminance was 20 mW/cm 2
- the irradiation time was 30 seconds
- the temperature was 25°C.
- a film with an orientation layer pulled out from the second film roll was superimposed on the light control layer and joined. As a result, a light control sheet was obtained in which the light control layer was sandwiched between a pair of oriented layer-attached films.
- Example 2 A single film and a light control sheet were produced in the same manner as in Example 1, except that the amount of acrylic particles added to the slippery layer was changed to 1.00% by weight.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 5 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 40 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 45 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Example 3 A single film and a light control sheet were produced in the same manner as in Example 1, except that the amount of acrylic particles added to the slippery layer was changed to 3.00% by weight.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 4 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 97 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 101 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Example 4 A single film and a light control sheet were produced in the same manner as in Example 1, except that the amount of acrylic particles added in the hard coat layer was changed to 0.025% by weight.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 6 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 5 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 11 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Example 5 In Example 1, the addition amount of the acrylic particles in the hard coat layer was changed to 0.025% by weight, and the addition amount of the acrylic particles in the slippery layer was changed to 1.00% by weight. A film alone and a light control sheet were produced in the same manner.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 9 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 35 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 44 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Example 6 In Example 1, the amount of acrylic particles added to the hard coat layer was changed to 0.025% by weight, and the amount of acrylic particles added to the slippery layer was changed to 3.00% by weight. A film alone and a light control sheet were produced in the same manner.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 6 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 100 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 106 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Example 7 A single film and a light control sheet were produced in the same manner as in Example 1, except that the amount of acrylic particles added in the hard coat layer was changed to 0.45% by weight.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 18 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 5 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 23 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Example 1 was the same as Example 1, except that the amount of acrylic particles added to the hard coat layer was changed to 0.45% by weight, and the amount of acrylic particles added to the slippery layer was changed to 1.00% by weight.
- a film alone and a light control sheet were produced in the same manner.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 17 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 50 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 67 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Example 9 In Example 1, the addition amount of the acrylic particles in the hard coat layer was changed to 0.45% by weight, and the addition amount of the acrylic particles added to the slippery layer was changed to 3.00% by weight. A film alone and a light control sheet were produced in the same manner.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 19 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 99 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 118 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Example 10 In Example 1, instead of the first paint as the acrylic resin hard coat layer paint, the second paint (Riodulas TP-203X coating agent, manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) was used, and no acrylic particles were added to the hard coat layer. A single film and a light control sheet were produced in the same manner as in Example 1, except that the amount of acrylic particles added to the sliding layer was changed to 3.00% by weight.
- the acrylic resin used in Example 10 has a lower degree of cross-linking than the acrylic resin used in Example 1.
- Example 10 the surface roughness Ra1 of the first surface was 2 nm, the surface roughness Ra2 of the second surface was 98 nm, and the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 100 nm. Further, the pencil hardness of the surface of the underlayer was HB.
- Example 11 A single film and a light control sheet were produced in the same manner as in Example 1, except that the amount of acrylic particles added to the slippery layer was changed to 4.00% by weight.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 4 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 125 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 129 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Example 12 In Example 1, the film alone and the preparation were prepared in the same manner as in Example 1, except that no acrylic particles were added to the hard coat layer, and the amount of acrylic particles added to the slippery layer was changed to 3.00% by weight. A light sheet was produced.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 3 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 98 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 101 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Example 13 In Example 1, the film alone and the preparation were prepared in the same manner as in Example 1, except that no acrylic particles were added to the hard coat layer and the amount of acrylic particles added to the easy-to-slip layer was changed to 0.10% by weight. A light sheet was produced.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 2 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 5 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 7 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Comparative example 1 A single film and a light control sheet were produced in the same manner as in Example 1, except that acrylic particles were not added to both the hard coat layer and the slippery layer.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 1 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 2 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 3 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Comparative example 2 A single film and a light control sheet were prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of acrylic particles added to the hard coat layer was changed to 0.839% by weight and the acrylic particles were not added to the slippery layer. made.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 31 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 2 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 33 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was H.
- Example 1 was the same as Example 1, except that a conductive layer and an orientation layer were provided on the support substrate without providing a hard coat layer, and the amount of acrylic particles added to the slippery layer was 3.00% by weight. A film alone and a light control sheet were produced in the same manner.
- the surface roughness Ra1 of the first surface was 2 nm
- the surface roughness Ra2 of the second surface was 98 nm
- the sum of the surface roughness Ra1 and the surface roughness Ra2 was 100 nm.
- the pencil hardness of the surface of the underlayer was 2B.
- FIG. 4 shows the number of defects and haze of each light control sheet.
- (H) Number of Defects in Light Control Film The light control film was cut into a size of 1 m ⁇ 1 m and used as a sample. Without applying a driving voltage to the sample, light from a three-wavelength light source of 1000 lux or more was irradiated, and the number of defective portions was visually counted. Defective locations were defined as locations having a maximum diameter of 2 mm or more among locations that appeared cloudy from the surroundings when the light control film was visually observed. If the number of defects in the alignment layer is large, the alignment regulating force becomes insufficient during transparent driving, and the liquid crystal molecules are not vertically aligned but are randomly aligned. As a result, the incident light is scattered and appears cloudy. A sample with less than 50 defects was judged to be excellent, and a sample with 50 or more defects was judged to be defective.
- the surface roughness Ra1 of the first surface is 30 nm, which does not satisfy Condition 2.
- the transparent base material for liquid crystal devices had a large number of defective portions, and cloudy portions and transparent portions were mixed. .
- a sample having a uniform haze that can be measured with a haze meter could not be obtained, and measurement of optical properties such as haze was difficult. Therefore, measurement was not possible.
- the number of defects in the light control sheet was 50 or more, and the number of defects was large, so the sheet was judged to be unsatisfactory. This is probably because the alignment regulation force of the alignment layer was lowered due to the large surface roughness Ra1 of the first surface. For this reason, the overall evaluation was set as a defective product.
- Comparative Example 3 does not have a hard coat layer, so the hardness of the first surface is low and Condition 1 is not satisfied. Further, when producing a light control sheet by drawing out the transparent base material for liquid crystal devices from this film roll, the transparent parts were selected and the haze was measured because the transparent base material for liquid crystal devices had many defective portions. It was clear that the number of defects in the light control sheet was 50 or more, which was too many, so counting was abandoned. It is believed that this is because the alignment layer has a low strength, so that the alignment layer is peeled off when the transparent base material for liquid crystal devices is wound into a roll, transported, pulled out, or the like. For this reason, the overall evaluation was set as a defective product.
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Abstract
液晶デバイス用透明基材が備える配向層における物理的な損傷を抑える。液晶デバイスである調光シートが備える調光層が含む液晶分子の配向方向を規制する配向層(21)と、配向層(21)が形成される下地層(11A)とを含む液晶デバイス用透明基材の一つである第1基材(11)であって、第1面(11S1)と、第1面(11S1)とは反対側の第2面(11S2)とを備え、第1面(11S1)は、配向層(21)が含む面であり、第2面(11S2)は、下地層(11A)が含む面であり、下地層(11A)のうち配向層(21)と接する表面(11A1)は鉛筆硬度試験において表面粗さRa1が20nm以下であり、表面粗さRa1及び第2面(11S2)の表面粗さRa2の和Ra1+Ra2が5nm以上である。
Description
本開示は、液晶デバイス用透明基材、及び調光シートに関する。
リバース型の調光シートは、一対の導電層間に電圧が印加されていない状態において相対的に低いヘイズを有し、一対の導電層間に電圧が印加されている状態において相対的に高いヘイズを有する。リバース型の調光シートの一例として、液晶分子を含む調光層、調光層の厚さ方向において調光層を挟む一対の導電層(透明電極)、および、調光層と導電層との間にそれぞれ位置する配向膜を備えるものがある(例えば、特許文献1を参照)。この調光シートでは、一対の導電層間に電圧が印加されていない状態において、配向層が液晶分子を垂直配向させる。一対の導電層間に電圧が印加されている状態においては、液晶分子はランダムに配向し、入射光を高分子と液晶との界面で多重反射させる。
ところで、調光シート、および、配向層を備える透明基材には、調光シートの量産化を可能にする観点から、ロールツーロール装置を用いた製造が可能であることが求められている。ロールツーロール装置を用いて透明基材が製造される場合には、ロールツーロール装置による透明基材の搬送時、ロールツーロール装置を用いた透明基材の巻き取り時、および、巻き取られた透明基材の運搬時などにおいて、透明基材、ひいては、透明基材が備える配向層に対して外力が作用し、これによって、配向層に物理的な損傷が生じる場合がある。このように、配向層を備える透明基材には、ロールツーロール装置を用いて透明基材を製造するがゆえの新たな課題が生じている。
なお、こうした事項は、調光シート用の透明基材に限らず、ロールツーロール装置を用いて製造される他の液晶デバイス用の透明基材にも共通する。
本開示の液晶デバイス用透明基材は、液晶デバイスが備える液晶層が含む液晶分子の配向方向を規制する配向層と、前記配向層が形成される下地層とを含む液晶デバイス用透明基材であって、前記液晶デバイス用透明基材は、第1面と、前記第1面とは反対側の第2面とを備え、前記第1面は、前記配向層が含む面であり、
前記第2面は、前記下地層が含む面であり、前記下地層のうち前記配向層と接する面は鉛筆硬度試験においてF以上の硬度を有し、前記第1面の表面粗さRa1が20nm以下であり、前記第1面の表面粗さRa1及び前記第2面の表面粗さRa2の和Ra1+Ra2が5nm以上である。
前記第2面は、前記下地層が含む面であり、前記下地層のうち前記配向層と接する面は鉛筆硬度試験においてF以上の硬度を有し、前記第1面の表面粗さRa1が20nm以下であり、前記第1面の表面粗さRa1及び前記第2面の表面粗さRa2の和Ra1+Ra2が5nm以上である。
本開示の調光シートは、上記の前記液晶デバイス用透明基材の前記第1面に接し、液晶分子を含む調光層を備える。
上記構成によれば、鉛筆硬度試験においてF以上の硬度を有する下地層の上に配向層を形成するため、配向層の強度を高めることができる。また、第1面の表面粗さRa1及び第2面の表面粗さRa2の和Ra1+Ra2が5nm以上である。このため、第1面及び第2面の間に生じる摩擦力を低減し、配向層の欠損を抑制することができる。また、第1面及び第2面に表面粗さを分散しつつ、第1面の表面粗さRa1が20nm以下とする。このため、第2面の表面粗さを大きくすることでのヘイズの過度な上昇を抑制しつつ、配向層の配向規制力を良好に維持することができる。よって、液晶デバイス用透明基材が備える配向層における物理的な損傷を抑えることができる。
上記構成によれば、鉛筆硬度試験においてF以上の硬度を有する下地層の上に配向層を形成するため、配向層の強度を高めることができる。また、第1面の表面粗さRa1及び第2面の表面粗さRa2の和Ra1+Ra2が5nm以上である。このため、第1面及び第2面の間に生じる摩擦力を低減し、配向層の欠損を抑制することができる。また、第1面及び第2面に表面粗さを分散しつつ、第1面の表面粗さRa1が20nm以下とする。このため、第2面の表面粗さを大きくすることでのヘイズの過度な上昇を抑制しつつ、配向層の配向規制力を良好に維持することができる。よって、液晶デバイス用透明基材が備える配向層における物理的な損傷を抑えることができる。
上記液晶デバイス用透明基材について、前記第2面の表面粗さRa2が100nm以下であってもよい。
上記構成によれば、液晶デバイス用透明基材を用いた液晶デバイスにおいて第2面における散乱を抑制することができる。
上記構成によれば、液晶デバイス用透明基材を用いた液晶デバイスにおいて第2面における散乱を抑制することができる。
上記液晶デバイス用透明基材について、前記第1面の表面粗さRa1及び前記第2面の表面粗さRa2の和Ra1+Ra2が120nm以下であってもよい。
上記構成によれば、配向層の配向規制力を維持しつつ、液晶デバイス用透明基材を用いた液晶デバイスにおいて第2面における散乱を抑制することができる。
上記構成によれば、配向層の配向規制力を維持しつつ、液晶デバイス用透明基材を用いた液晶デバイスにおいて第2面における散乱を抑制することができる。
上記液晶デバイス用透明基材について、前記下地層は、支持基材、ハードコート層、導電層及び配向層を含み、前記ハードコート層は前記支持基材及び前記配向層の間に位置する。
上記構成によれば、配向層が極めて薄いために強度が小さくなる場合であっても、ハードコート層によって配向層を補強することができる。
上記液晶デバイス用透明基材について、前記ハードコート層は、複数の粒子を含み、前記粒子の直径又は前記複数の粒子からなる凝集粒子の直径は、前記ハードコート層の厚さ、前記導電層の厚さ及び前記配向層の厚さの和よりも大きくてもよい。
上記液晶デバイス用透明基材について、前記ハードコート層は、複数の粒子を含み、前記粒子の直径又は前記複数の粒子からなる凝集粒子の直径は、前記ハードコート層の厚さ、前記導電層の厚さ及び前記配向層の厚さの和よりも大きくてもよい。
上記構成によれば、ハードコート層に含有される粒子が、配向層に含まれる第1面から突出する。これにより、粒子の含有量を調整することにより、表面粗さを制御することができる。
上記液晶デバイス用透明基材について、前記第1面及び前記第2面の少なくとも一方から、前記下地層に含まれる粒子の少なくとも一部が突出してもよい。
上記構成によれば、下地層に含まれる粒子の含有量を調整することにより表面粗さを制御することができる。
上記構成によれば、下地層に含まれる粒子の含有量を調整することにより表面粗さを制御することができる。
上記液晶デバイス用透明基材について、前記配向層は、シリコーン系樹脂又はポリイミド系樹脂を含んでいてもよい。
上記構成によれば、配向層自体の強度を高めることができる。
上記構成によれば、配向層自体の強度を高めることができる。
本開示は、液晶デバイス用透明基材が備える配向層における物理的な損傷を抑えることができる。
図1から図3を参照して、液晶デバイス用透明基材、および、調光シートの第1実施形態を説明する。
[調光シート]
図1を参照して調光シートを説明する。
[調光シート]
図1を参照して調光シートを説明する。
図1が示すように、調光シート10は、第1基材11、第2基材12、および、調光層13を備えている。調光層13は、液晶分子を含んでいる。調光層13は、液晶層の一例である。調光層13において、液晶分子の保持形式は、ポリマーネットワーク型(PNLC:Polymer Network Liquid Crystal)でもよいし、高分子分散型(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)でもよい。液晶分子は、負の誘電異方性を有している。言い換えれば、液晶分子はn型である。
第1基材11および第2基材12の各々は、液晶デバイス用透明基材の一例である。各基材11,12は、可視光に対する透過性を有する。各基材11,12は、配向層を含む。配向層は、調光層13が含む液晶分子の配向方向を規制する。各基材11,12は、調光層13に接している。各基材11,12において、調光層13に接する面が、第1面である。
[液晶デバイス用透明基材]
図2を参照して液晶デバイス用透明基材を説明する。
図2は、液晶デバイス用透明基材の一例である第1基材11の断面構造を示している。なお、第2基材12は、調光シート10の厚さ方向における位置が第1基材11とは異なる一方で、第2基材12が備える層は第1基材11が備える層と共通している。そのため以下では、第1基材11の構造を詳しく説明する一方で、第2基材12の構造の詳しい説明を省略する。
図2を参照して液晶デバイス用透明基材を説明する。
図2は、液晶デバイス用透明基材の一例である第1基材11の断面構造を示している。なお、第2基材12は、調光シート10の厚さ方向における位置が第1基材11とは異なる一方で、第2基材12が備える層は第1基材11が備える層と共通している。そのため以下では、第1基材11の構造を詳しく説明する一方で、第2基材12の構造の詳しい説明を省略する。
第1基材11は、第1面11S1と、第1面11S1とは反対側の第2面11S2とを備えている。第1面11S1は、配向層21が含む面である。第2面11S2は、下地層11Aが含む面である。第1面11S1及び第2面11S2は対向している。
第1基材11は、配向層21と、配向層21が形成される下地層11Aとを含んでいる。下地層11Aのうち、第2面11S2と反対側となる面は、配向層21と接する表面11A1である。下地層11Aは、支持基材24、ハードコート層23、導電層22、易滑層26を含んでいる。表面11A1は、導電層22に含まれる。支持基材24は、第1面24Aと第2面24Bとを有する。第1面24Aと第2面24Bとは互いに対向している。第1面24Aにはハードコート層23、導電層22、配向層21が順に積層されている。なお、便宜上、図2では各層の厚さを模式的に示している。
支持基材24は、例えば合成樹脂から形成される。合成樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、および、ポリエチレンナフタレート(PEN)などであってよい。支持基材24は、例えば、16μm以上250μm以下の厚さを有することができる。支持基材24は、可視光に対する透過性を有する。なお、支持基材24は、単層構造に限らず、多層構造を有してもよい。支持基材24が多層構造を有する場合には、支持基材24は、第1材料から形成された第1層と、第1材料とは異なる第2材料から形成された第2層とを備えてよい。
ハードコート層23は、支持基材24と導電層22との間に位置する。ハードコート層23の強度は、支持基材24の強度よりも高い。そのため、下地層11Aがハードコート層23を含まない場合に比べて、下地層11A上に形成された配向層21の表面の強度が高くなる。
ハードコート層23は、例えば、有機系材料、ケイ素を含むシリコン系材料、および、無機系材料のいずれかによって形成されてよい。有機系材料は合成樹脂であり、例えば、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂のいずれかであってよい。シリコン系材料は、シリコーン系ハードコート材料等のシラン化合物であってよい。無機系材料は、金属酸化物であってよい。ハードコート層23は、例えば、1μm以上10μm以下の厚さを有することができる。ハードコート層23は、可視光に対する透過性を有する。ハードコート層23は、単層構造に限らず、多層構造を有してもよい。ハードコート層23が多層構造を有する場合には、ハードコート層23は、第1材料から形成される第1層と、第1材料とは異なる第2層から形成された第2層とを備えてよい。
また、ハードコート層23は、複数の粒子23Pを含んでいてもよい。粒子23Pは、ハードコート層23の主成分であるハードコート剤とは別に添加されたものであり、ハードコート剤とは異なる材料からなるものであってもよい。粒子23Pは、例えば合成樹脂、又はシリカ系の無機材料によって形成されていてもよい。粒子23Pの断面形状は円形や楕円形であってもよく、その他の形状であってもよい。ハードコート層23に含まれる複数の粒子23Pのうち、少なくとも一部の粒子23Pの直径D1は、ハードコート層23の厚さT1、導電層22の厚さT2、及び配向層21の厚さT3の和(T1+T2+T3)よりも大きい(D1>T1+T2+T3)。ハードコート層23、導電層22、配向層21の厚さは、粒子26Pが位置しない部分における厚さである。よって、ハードコート層23に含有される粒子23Pの少なくとも一部が、第1面11S1から外部に突出する。このため、第1面11S1の表面粗さは大きい。なお、ハードコート層23が、断面形状が楕円である粒子23Pや、多様な大きさの粒子23Pを含む場合には、粒子23Pのうちの一部のみが第1面11S1から突出してもよい。
導電層22は、第1基材11の厚さ方向において、ハードコート層23と配向層21との間に位置している。このため、導電層22に対して電圧が印加された場合に、液晶分子の駆動を可能とする強度を有した電界が、第1基材11の導電層22と第2基材12の導電層との間に形成されやすい。
導電層22は、例えば透明導電性酸化物(TCO)から形成される。TCOは、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、および、インジウム‐ガリウム‐亜鉛酸化物(IGZO)などであってよい。導電層22は、例えば、5nm以上100nm以下の厚さを有することができる。導電層22は、可視光に対する透過性を有する。
配向層21は、垂直配向膜である。配向層21は、配向層21が広がる平面に対して液晶分子の長軸が直交するように液晶分子を配向させる。なお、配向層21と液晶分子の長軸とが形成する角度は、実質的に直角であると見なせる範囲において直角に対するずれを有してもよい。配向層21は、ケイ素と酸素からなるシロキサン結合を骨格とし、ケイ素に有機基が結合したシリコーン系樹脂、又はポリイミド系樹脂である。配向層21をこれらの樹脂から形成することで配向層21の熱的安定性及び化学的安定性を高めることができる。配向層21は、例えば、ポリアミック酸、ポリイミド、および、ポリビニルアルコール(PVA)などから形成される。配向層21の表面には、ラビング処理が施されてもよい。配向層21の厚さは、例えば20nm以上500nm以下であってよい。配向層21は、可視光に対する透過性を有する。
支持基材24の第2面24Bには、易滑層26が形成されている。合成樹脂は、例えば、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂のいずれかであってよい。易滑層26は、例えば、1μm以上10μm以下の厚さを有することができる。なお、易滑層26の厚さは、粒子26Pが位置しない部分における厚さである。易滑層26は、可視光に対する透過性を有する。
易滑層26は、複数の粒子26Pを含んでいてもよい。粒子26Pは、例えば合成樹脂によって形成されていてもよい。又は、粒子26Pは、シリカ系材料等の無機材料を用いてもよい。ハードコート層23に含有される粒子23Pと易滑層26に含有される粒子26Pとは同じ材料で形成されていてもよいし、異なる材料から形成されていてもよい。粒子26Pは、易滑層26の塗膜材料とは別に添加されたものであり、易滑層26の主成分と異なる材料からなるものであってもよい。また、粒子23P,26Pは、同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。粒子26Pを一次粒子として用いる場合、易滑層26に含まれる複数の粒子26Pのうち少なくとも一部の粒子26Pの直径D2は、易滑層26の厚さT4よりも大きい(D2>T4)。複数の粒子26Pが凝集する場合、複数の粒子からなる凝集粒子の少なくとも一部が、易滑層26の厚さT4よりも大きい直径を有していればよい。よって、易滑層26に含有される粒子26Pの少なくとも一部又は凝集粒子の少なくとも一部が、第2面11S2から外部に突出する。このため、第2面11S2の表面粗さは大きい。
次に、第1基材11の特性について説明する。
支持基材24は、薄く且つ柔軟性が高いため、枚葉式での製造方法に適していない。このため、第1基材11及び第2基材12の製造や、第1基材11及び第2基材12を用いた調光シートの製造には、ロールツーロール方式が用いられる。しかし、ロールツーロール方式では、巻き取られた基材の接触部分間の摩擦や、それらの部分が互いに及ぼし合う押圧力等により、配向層21の欠陥が生じる。
支持基材24は、薄く且つ柔軟性が高いため、枚葉式での製造方法に適していない。このため、第1基材11及び第2基材12の製造や、第1基材11及び第2基材12を用いた調光シートの製造には、ロールツーロール方式が用いられる。しかし、ロールツーロール方式では、巻き取られた基材の接触部分間の摩擦や、それらの部分が互いに及ぼし合う押圧力等により、配向層21の欠陥が生じる。
このため、発明者らは、配向層21の欠陥を抑制するために、配向層21の強度を高めた。また、第1面11S1及び第2面11S2の表面粗さを大きくして滑り性を良くすることで摩擦力を低減した。このとき、第2面11S2の表面粗さのみを大きくすると、調光シート10の透明駆動時においてヘイズが過度に大きくなる。このため、第1面11S1及び第2面11S2に表面粗さを分散させることで、摩擦力の低減及び透明駆動時のヘイズを低減できることを見出した。
配向層21の強度を高めること、第1面11S1及び第2面11S2に表面粗さを分散させてもたせることを両立させるため、第1基材11及び第2基材12は少なくとも以下の条件1~3を満たす。
(条件1)下地層11Aの表面11A1は、鉛筆硬度試験においてF以上の硬度を有している。
(条件2)配向層21が含む第1面11S1の表面粗さRa1が0nm超20nm以下である(0nm<Ra1≦20nm)。
(条件2)配向層21が含む第1面11S1の表面粗さRa1が0nm超20nm以下である(0nm<Ra1≦20nm)。
(条件3)第1面11S1の表面粗さRa1及び第2面11S2の表面粗さRa2の和Ra1+Ra2が5nm以上である(5nm≦Ra1+Ra2)。
条件1について説明する。下地層11Aの表面11A1の高い硬度は、下地層11Aに含まれるハードコート層23によって実現される。配向層21は、その厚さがナノオーダーであるため、強度が小さい。第1基材11によれば、高い鉛筆硬度がハードコート層23によって実現されるから、配向層21が、液晶分子の配向を規制する規制力を好適に備えつつ、高い強度を有することが可能となる。下地層11Aの表面11A1の鉛筆硬度試験における硬度がFより小さくなると、配向層21の強度が低下して、摩擦力や、第1面11S1の法線方向への押し込み力によって配向層21の欠陥が発生しやすくなる。
条件1について説明する。下地層11Aの表面11A1の高い硬度は、下地層11Aに含まれるハードコート層23によって実現される。配向層21は、その厚さがナノオーダーであるため、強度が小さい。第1基材11によれば、高い鉛筆硬度がハードコート層23によって実現されるから、配向層21が、液晶分子の配向を規制する規制力を好適に備えつつ、高い強度を有することが可能となる。下地層11Aの表面11A1の鉛筆硬度試験における硬度がFより小さくなると、配向層21の強度が低下して、摩擦力や、第1面11S1の法線方向への押し込み力によって配向層21の欠陥が発生しやすくなる。
なお、鉛筆硬度試験は、JIS K 5600-5-4:1999「塗料一般試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第4節:引っかき硬度(鉛筆法)」に準拠した方法によって行われる。また、下地層11Aの表面11A1の硬度は、ハードコート層23によって実現されるため、ハードコート層23のうち導電層22と接する面の鉛筆硬度もF以上である。下地層11Aの表面11A1に接する配向層21自体の鉛筆硬度はFよりも低い。しかし、膜厚を適切な範囲とすることによって、配向層21が導電層22を介してハードコート層23に積層されることでF以上の鉛筆硬度を発現する。
条件2について説明する。表面粗さRa1は、第1面11S1の算術平均粗さRaである。第1面11S1の表面粗さRa1を条件2で規定する範囲とし、必要な表面粗さを第1面11S1及び第2面11S2に分散させることで、第2面11S2の表面粗さRa2を大きくすることによるヘイズの過度な上昇を抑制することができる。第1面11S1の表面粗さRa1が20nmを超えると(20nm<Ra1)、配向層21が液晶分子を配向させるための配向規制力が、部分的に低下する。配向規制力が低下した部分においては液晶分子がランダムに配向するため、調光シート10の透明駆動時においても局所的に白濁した部分として視認される。さらに、配向層21の凹凸形状の高低差が大きくなるため、凸形状の頭頂部や凹形状の底部に外力が集中しやすくなる。その結果、配向層21に外力が加わった場合に欠陥が生じやすくなる。第1面11S1の表面粗さRa1を条件2に規定した範囲にすることにより、配向層21の配向規制力を確保して調光シート10のヘイズを適切に制御することが可能となり、配向層21の欠陥を低減することができる。なお、第1面11S1及び第2面11S2に表面粗さを分散させる上では、第1面11S1の表面粗さRa1は2nm以上であることが好ましい。
条件3について説明する。表面粗さRa2は、第2面11S2の算術平均粗さRaである。第1面11S1及び第2面11S2の表面粗さの和Ra1+Ra2を条件3で規定する範囲とすることで、第1面11S1及び第2面11S2の間に発生する摩擦力を低減することができる。表面粗さの和Ra1+Ra2が5nmを下回ると(Ra1+Ra2<5nm)、第1面11S1及び第2面11S2の間に発生する摩擦力が大きくなり、配向層21の欠陥が発生しやすくなる。また、第1面11S1及び第2面11S2の接触面積が大きくなることにより、第1面11S1及び第2面11S2が密着して剥がれにくくなるブロッキングが生じやすくなる。これにより、フィルムロールからフィルムを引き出したときに、密着した第1面11S1及び第2面11S2が強制的に剥がされることにより配向層21の欠陥が生じてしまう。
さらに、第1基材11及び第2基材12は、条件1~3に加え、以下の条件4,5を満たすことが好ましい。
(条件4)易滑層26が含む第2面11S2の表面粗さRa2が0nm超100nm以下である(0<Ra2≦100nm)。
(条件4)易滑層26が含む第2面11S2の表面粗さRa2が0nm超100nm以下である(0<Ra2≦100nm)。
(条件5)表面粗さの和Ra1+Ra2が120nm以下である(Ra1+Ra2≦120nm)。
条件4について説明する。第2面11S2の表面粗さRa2を条件4で規定する範囲とすることで、透明駆動時における調光シート10の透明度を高めることができる。駆動時の調光シート10のヘイズは20%以下が好ましい。透明駆動時の透明性が特に求められる用途によって15%以下であると好ましい場合がある。透明駆動時のヘイズが20%を超えると調光シート10を介して物体が肉眼で識別しにくくなる。調光シート10のヘイズは、第1基材11と空気との界面及び第2基材12と空気との界面での散乱である外部ヘイズ、粒子26Pと易滑層26との屈折率の差や上述したような配向層21の配向力の低下等といった調光シート10の内部構造の要因で生じる内部ヘイズとに応じて決まる。このうち、第2面11S2の表面粗さは外部ヘイズを変化させる。つまり、第2面11S2での可視光の散乱が大きくなり、第1基材11及び第2基材12のヘイズは高くなる。第2面11S2の表面粗さRa2が100nmを超えると、調光シート10を透明駆動した場合の透明度は、用途に応じては実用性を確保できるが、ヘイズが15%を上回る。
条件4について説明する。第2面11S2の表面粗さRa2を条件4で規定する範囲とすることで、透明駆動時における調光シート10の透明度を高めることができる。駆動時の調光シート10のヘイズは20%以下が好ましい。透明駆動時の透明性が特に求められる用途によって15%以下であると好ましい場合がある。透明駆動時のヘイズが20%を超えると調光シート10を介して物体が肉眼で識別しにくくなる。調光シート10のヘイズは、第1基材11と空気との界面及び第2基材12と空気との界面での散乱である外部ヘイズ、粒子26Pと易滑層26との屈折率の差や上述したような配向層21の配向力の低下等といった調光シート10の内部構造の要因で生じる内部ヘイズとに応じて決まる。このうち、第2面11S2の表面粗さは外部ヘイズを変化させる。つまり、第2面11S2での可視光の散乱が大きくなり、第1基材11及び第2基材12のヘイズは高くなる。第2面11S2の表面粗さRa2が100nmを超えると、調光シート10を透明駆動した場合の透明度は、用途に応じては実用性を確保できるが、ヘイズが15%を上回る。
条件5について説明する。条件1を満たした上で、第1面11S1及び第2面11S2の表面粗さの和Ra1+Ra2が120nmであると、配向層21の配向規制力を維持しつつ、透明駆動時における調光シート10のヘイズが過度に上昇することを抑制することができる。具体的には、透明駆動時における調光シート10のヘイズを15%以下とすることができる。第1面11S1及び第2面11S2の表面粗さの和Ra1+Ra2が120nmを超えると、透明駆動時のヘイズが15%を超える。
[作用]
図3を参照して、第1基材11の作用を説明する。
第1基材11を用いて調光シート10が製造される際には、第1基材11が、第1基材11の長手方向に沿って、ロールツーロール装置によって搬送される。このとき、第1基材11には、長手方向に沿って張力が加わり、かつ、第1基材11が、ロールツーロール装置が備えるガイドロールに接しながら長手方向に沿って搬送される。そのため、第1基材11の第1面11S1がガイドロールに接する場合には、配向層21が含む第1面11S1とガイドロールとの間において摩擦が生じる。第1面11S1に作用する摩擦力が第1面11S1の強度を超えた場合には、配向層21のうち、摩擦力が作用した部分に物理的な損傷である欠陥が生じる。また、第1基材11の第2面11S2がガイドロールに接する場合には、易滑層26が含む第2面11S2とガイドロールとの間において摩擦が生じる。欠陥は、配向層21の一部が剥離したり損壊したりする等、欠損し、配向規制力を発揮できなくなった部分である。
図3を参照して、第1基材11の作用を説明する。
第1基材11を用いて調光シート10が製造される際には、第1基材11が、第1基材11の長手方向に沿って、ロールツーロール装置によって搬送される。このとき、第1基材11には、長手方向に沿って張力が加わり、かつ、第1基材11が、ロールツーロール装置が備えるガイドロールに接しながら長手方向に沿って搬送される。そのため、第1基材11の第1面11S1がガイドロールに接する場合には、配向層21が含む第1面11S1とガイドロールとの間において摩擦が生じる。第1面11S1に作用する摩擦力が第1面11S1の強度を超えた場合には、配向層21のうち、摩擦力が作用した部分に物理的な損傷である欠陥が生じる。また、第1基材11の第2面11S2がガイドロールに接する場合には、易滑層26が含む第2面11S2とガイドロールとの間において摩擦が生じる。欠陥は、配向層21の一部が剥離したり損壊したりする等、欠損し、配向規制力を発揮できなくなった部分である。
図3が示すように、第1基材11は帯状を有するから、第1基材11をロールツーロール装置から他の装置に運搬する際、または、第1基材11を保管する際などには、第1基材11はコアCに巻き付けられたロール状を有する。
第1基材11がコアCに巻き付けられた場合には、第1基材11の第1面11S1と第2面11S2との間において摩擦が生じる。第1面11S1に作用する摩擦力が第1面11S1の強度を超えた場合には、配向層21のうち、摩擦力が作用した部分に欠陥が生じる。また、第1基材11が運搬される際には、第1基材11に振動が加えられるから、第1基材11の第1面11S1の一部と、当該一部に接している第2面11S2の一部との間において摩擦が生じる。
また第1基材11がコアCに巻き付けられた場合には、基材の厚み方向へ圧力が生じる。第1基材11等の基材フィルムをコアCに巻き付けるという動作は、基材フィルムをコアCに押付けるという瞬間的動作の繰り返しだからである。この時、第1面11S1に作用する摩擦力や押圧力が第1面11S1の強度を超えると、配向層21のうち、摩擦力や押圧力が作用した部分に欠陥が生じる。さらに、第1基材11には若干量の波打ちが生じることがある。第1基材11に波打ちが生じると、波打ちが生じた凹凸部分が、凹凸部分に接する部分を押圧する。この場合にも、第1面11S1に作用する摩擦力や押圧力が第1面11S1の強度を超えると、配向層21のうち、摩擦力や押圧力が作用した部分に欠陥が生じる。
この点、条件1~3が満たされることにより、配向層21の欠陥が抑制される。また、条件2が満たされることにより、透明駆動時の調光シート10のヘイズを小さくすることができる。
本実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
(1)鉛筆硬度試験においてF以上の硬度を有する下地層11Aの上に配向層21を形成するため、配向層21の強度を高めることができる。また、第1面11S1の表面粗さRa1及び第2面11S2の表面粗さRa2の和Ra1+Ra2が5nm以上である。このため、第1面11S1及び第2面11S2の間に生じる摩擦力を低減し、配向層21の欠損を抑制することができる。また、第1面11S1及び第2面11S2に表面粗さを分散しつつ、第1面11S1の表面粗さRa1が20nm以下とする。このため、第2面11S2の表面粗さを大きくすることでのヘイズの過度な上昇を抑制しつつ、配向層21の配向規制力を良好に維持することができる。よって、調光シート10が備える配向層21における物理的な損傷を抑えることができる。
(1)鉛筆硬度試験においてF以上の硬度を有する下地層11Aの上に配向層21を形成するため、配向層21の強度を高めることができる。また、第1面11S1の表面粗さRa1及び第2面11S2の表面粗さRa2の和Ra1+Ra2が5nm以上である。このため、第1面11S1及び第2面11S2の間に生じる摩擦力を低減し、配向層21の欠損を抑制することができる。また、第1面11S1及び第2面11S2に表面粗さを分散しつつ、第1面11S1の表面粗さRa1が20nm以下とする。このため、第2面11S2の表面粗さを大きくすることでのヘイズの過度な上昇を抑制しつつ、配向層21の配向規制力を良好に維持することができる。よって、調光シート10が備える配向層21における物理的な損傷を抑えることができる。
(2)第2面11S2の表面粗さが100nm以下であるため、第1基材11及び第2基材12を用いた調光シート10において第2面11S2における散乱を抑制することができる。
(3)表面粗さの和Ra1+Ra2が120nm以下であるため、配向層21の配向規制力を維持しつつ、第1基材11及び第2基材12を用いた調光シート10において第2面11S2における光の散乱を抑制することができる。
(4)支持基材24及び配向層21の間に、鉛筆硬度試験においてF以上の硬度を有するハードコート層23が位置する。このため、配向層21が極めて薄いために強度が小さくなる場合であっても、ハードコート層23によって配向層21を補強することができる。
(5)ハードコート層23に含まれる粒子23Pの少なくとも一部の直径又は複数の粒子23Pからなる凝集粒子の少なくとも一部の直径が、ハードコート層23の厚さ、導電層22の厚さ及び配向層21の厚さの和よりも大きい。このため、ハードコート層23に含有される粒子23Pが、又は複数の粒子23Pからなる凝集粒子が、配向層21に含まれる第1面11S1から突出する。これにより、第1面11S1の表面粗さRa1を大きくすることができる。また、粒子23Pの含有量を調整することで、表面粗さRa1を制御することが可能となる。
(6)配向層21は、シリコーン系樹脂又はポリイミド系樹脂を含むため、配向層21の熱的安定性及び化学的安定性を高めることができる。
[変形例]
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。また、以下の各変形例及び上記実施形態は、組み合わせて実施してもよい。
[変形例]
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。また、以下の各変形例及び上記実施形態は、組み合わせて実施してもよい。
[下地層]
・上記実施形態における下地層11Aはハードコート層23を備えている。これに代えて、第1面11S1が条件1,2を満たせば、下地層11Aはハードコート層23を備えなくてもよい。この場合には、例えば、支持基材24が、第1面11S1がF以上の鉛筆硬度を有する程度に高い強度を有すればよい。
・上記実施形態における下地層11Aはハードコート層23を備えている。これに代えて、第1面11S1が条件1,2を満たせば、下地層11Aはハードコート層23を備えなくてもよい。この場合には、例えば、支持基材24が、第1面11S1がF以上の鉛筆硬度を有する程度に高い強度を有すればよい。
・上記実施形態における下地層11Aはハードコート層23に含有される粒子23Pを備えている。これに代えて、第1面11S1の表面粗さRa1が条件2,3を満たせば、下地層11Aは粒子23Pを備えなくてもよい。この場合には、配向層21、導電層22及び支持基材24が、第1面11S1の表面粗さR1aが条件2,3を満たす程度に大きい表面粗さを有していればよい。
・上記実施形態における下地層11Aは易滑層26を備えている。これに代えて、第2面11S2が少なくとも条件3を満たせば、下地層11Aは易滑層26を備えなくてもよい。この場合には、例えば、支持基材24が第2面11S2を含み、第2面11S2の表面粗さRa2が条件3を満たしていればよい。加えて、支持基材24が含む第2面11S2が条件4,5を満たすことが好ましい。
また支持基材24の第2面24B面側に保護フィルムといった別フィルムを貼合し11S2の表面粗さRa2を満たすような形態でも良い。この場合、調光フィルム使用時に保護フィルムを剥離する必要があるものの支持基材24の設計自由度を挙げることができる。
・上記実施形態における下地層11Aは易滑層26に含有される粒子26Pを備えている。これに代えて、第2面11S2の表面粗さRa2が少なくとも条件3を満たせば、下地層11Aは粒子26Pを備えなくてもよい。この場合には、支持基材24が、第2面11S2の表面粗さR2aが条件3の範囲を実現させる程度に大きい表面粗さを有していればよい。
・導電層22は、下地層11Aの厚さ方向において、支持基材24とハードコート層23との間に位置してもよい。この場合であっても、下地層11Aがハードコート層23を有するから、上述した(1)に準じた効果を得ることはできる。なお、この場合には、下地層11Aの厚さ方向において、導電層22と第1面11S1との間の距離が拡張されるから、液晶分子の駆動により高い電圧を有する場合がある。
[調光シート]
・上記実施形態では、液晶デバイスを、通電時に直線透過率が低くなり非通電時に直線透過率が高くなるリバース型の調光シート10に具体化した。これに代えて、液晶デバイスは、通電時に可視光の直線透過率が高くなり非通電時に直線透過率が低くなるノーマル型の調光シートとして具体化してもよい。ノーマル型の調光シートとしては、例えば水平配向規制力を有する1対の配向層の間にp型液晶を含む調光層を備える調光シート、又は垂直配向力を有する1対の配向層の間にn型液晶を含む調光層を備える調光シート等がある。n型液晶を含む調光層を備える調光シートは、1対の偏光板の間に第1基材、調光層及び第2基材を有する。
・上記実施形態では、液晶デバイスを、通電時に直線透過率が低くなり非通電時に直線透過率が高くなるリバース型の調光シート10に具体化した。これに代えて、液晶デバイスは、通電時に可視光の直線透過率が高くなり非通電時に直線透過率が低くなるノーマル型の調光シートとして具体化してもよい。ノーマル型の調光シートとしては、例えば水平配向規制力を有する1対の配向層の間にp型液晶を含む調光層を備える調光シート、又は垂直配向力を有する1対の配向層の間にn型液晶を含む調光層を備える調光シート等がある。n型液晶を含む調光層を備える調光シートは、1対の偏光板の間に第1基材、調光層及び第2基材を有する。
[液晶デバイス]
・本開示の液晶デバイス用透明基材が適用される液晶デバイスは、配向層を備えるものであれば、上述した調光シートに限られない。例えば、液晶表示デバイス(Liquid Crystal Display)であってもよい。
・本開示の液晶デバイス用透明基材が適用される液晶デバイスは、配向層を備えるものであれば、上述した調光シートに限られない。例えば、液晶表示デバイス(Liquid Crystal Display)であってもよい。
[実施例]
図4を参照して実施例及び比較例について具体的に説明する。なお、これらの実施例は本開示を限定するものとは限らない。
図4を参照して実施例及び比較例について具体的に説明する。なお、これらの実施例は本開示を限定するものとは限らない。
[実施例1]
<易滑層の作製>
まず易滑層を形成するための易滑層用塗料を調整した。高架橋度アクリル系ハードコート剤(リオデュラスLCH6701、トーヨーケム株式会社製)に、平均粒子径2μmのアクリル粒子(テクポリマーSSX‐102、積水化成品工業株式会社製)を0.02重量%添加した。さらに、ハードコート塗料に、メチルエチルケトンを加え、アクリル粒子を含む固形分濃度が50重量%となるように調整した。
<易滑層の作製>
まず易滑層を形成するための易滑層用塗料を調整した。高架橋度アクリル系ハードコート剤(リオデュラスLCH6701、トーヨーケム株式会社製)に、平均粒子径2μmのアクリル粒子(テクポリマーSSX‐102、積水化成品工業株式会社製)を0.02重量%添加した。さらに、ハードコート塗料に、メチルエチルケトンを加え、アクリル粒子を含む固形分濃度が50重量%となるように調整した。
ポリエチレンテレフタラート(PET)からなるフィルム(コスモシャインA4300、東洋紡株式会社製)(コスモシャインは登録商標)を準備した。PETフィルムの全体厚みは125μmとした。そのPETフィルムの片面に、調整した易滑層用塗料をグラビアコーターで塗布した。その際、硬化した易滑層のうちアクリル粒子が存在しない部分の厚さが1.5μmとなるように塗布した。易滑層用塗料を塗布したPETフィルムを80℃の温度で1分間にわたり乾燥した後、高圧水銀灯を用いて300mJ/cm2の露光量で露光し、易滑層を硬化させた。そして、易滑層が形成されたPETフィルムをインラインで巻き取り、易滑層付きフィルムを捲回したフィルムロールを得た。
<ハードコート層の作製>
次に易滑層付きフィルムのうち、易滑層が形成された面に対して反対側となる面にハードコート層を形成した。まずハードコート塗料(第1塗料)を調整した。高架橋度アクリル樹脂ハードコート剤(リオデュラスLCH6701、トーヨーケム株式会社製)に、平均粒子径2μmのアクリル粒子(テクポリマーSSX‐102、積水化成品工業株式会社製)を0.02重量%添加した。さらに、ハードコート塗料に、メチルエチルケトンを加え、固形分濃度が50重量%となるように調整した。
次に易滑層付きフィルムのうち、易滑層が形成された面に対して反対側となる面にハードコート層を形成した。まずハードコート塗料(第1塗料)を調整した。高架橋度アクリル樹脂ハードコート剤(リオデュラスLCH6701、トーヨーケム株式会社製)に、平均粒子径2μmのアクリル粒子(テクポリマーSSX‐102、積水化成品工業株式会社製)を0.02重量%添加した。さらに、ハードコート塗料に、メチルエチルケトンを加え、固形分濃度が50重量%となるように調整した。
易滑層付きフィルムのうち、易滑層が形成された面に対して反対側の面に、調整したハードコート塗料をグラビアコーターで塗布した。その際、硬化したハードコート層のうちアクリル粒子が存在しない部分の厚さが1.5μmとなるように塗布した。ハードコート塗料を塗布した易滑層付きPETフィルムを60℃の温度で1分間にわたり乾燥した後、高圧水銀灯を用いて300mJ/cm2の露光量で露光し、ハードコート層を硬化させた。そして、ハードコート層が形成されたフィルムをインラインで巻き取り、ハードコート層付きフィルムを捲回したフィルムロールを得た。
<導電層の作製>
次に、ハードコート層に導電層を形成した。導電層の成膜には、酸化インジウム(90重量%)と酸化スズ(10重量%)の混合焼結ターゲットを備えたロールスパッタ装置を用いた。このロールスパッタ装置に、フィルムロールをセットし、装置内を0.4Paとなるまで排気した。その後、アルゴンガス及び酸素ガスを装置に導入した。そして、フィルムに加わる温度である基材温度を40℃とし、圧力0.4Paとして成膜を行った。これにより、下地層に厚み50nmの導電層を形成した。さらに導電層を形成したPETフィルムを、140℃の温度で90分間加熱処理することで導電層を結晶化させた。この導電層付きのフィルムをロール状に巻き取った。
次に、ハードコート層に導電層を形成した。導電層の成膜には、酸化インジウム(90重量%)と酸化スズ(10重量%)の混合焼結ターゲットを備えたロールスパッタ装置を用いた。このロールスパッタ装置に、フィルムロールをセットし、装置内を0.4Paとなるまで排気した。その後、アルゴンガス及び酸素ガスを装置に導入した。そして、フィルムに加わる温度である基材温度を40℃とし、圧力0.4Paとして成膜を行った。これにより、下地層に厚み50nmの導電層を形成した。さらに導電層を形成したPETフィルムを、140℃の温度で90分間加熱処理することで導電層を結晶化させた。この導電層付きのフィルムをロール状に巻き取った。
<配向層の作製>
次に導電層に配向層を積層した。ポリアミック酸を主材料とする配向層用塗料(サンエバー SE-H682、日産化学株式会社製)(サンエバーは登録商標)を固形分が5重量%となるように溶媒を用いて調整することによって、配向層を形成するための塗液を得た。なお、溶媒では、プロピレングリコールモノメチルエーテルとγブチルラクトンとの重量比を以下のように設定した。
次に導電層に配向層を積層した。ポリアミック酸を主材料とする配向層用塗料(サンエバー SE-H682、日産化学株式会社製)(サンエバーは登録商標)を固形分が5重量%となるように溶媒を用いて調整することによって、配向層を形成するための塗液を得た。なお、溶媒では、プロピレングリコールモノメチルエーテルとγブチルラクトンとの重量比を以下のように設定した。
プロピレングリコールモノメチルエーテル:γブチルラクトン=8:2
フィルムロールから導電層付きフィルムを引き出し、配向層用塗料を導電層上にロールコータを用いて塗布した。そして、配向層用塗料を塗布したフィルムを、150℃の温度で5分間乾燥して100nmの厚さを有した配向層を形成した。これにより、ポリアミック酸を主原料とする塗料は、ポリイミドを主骨格とする配向層となる。配向層が積層されたフィルムをロール状に巻き取って回収した。これにより、下地層を含むフィルムを得た。下地層付フィルムを巻き取ったフィルムロールは2ロール1セットとして準備する。液晶デバイス用透明基材を23℃かつ相対湿度が50%RHに保たれたクリーンルーム内で7日間保管した。この下地層付きフィルムを、フィルム単体のサンプルとした。
フィルムロールから導電層付きフィルムを引き出し、配向層用塗料を導電層上にロールコータを用いて塗布した。そして、配向層用塗料を塗布したフィルムを、150℃の温度で5分間乾燥して100nmの厚さを有した配向層を形成した。これにより、ポリアミック酸を主原料とする塗料は、ポリイミドを主骨格とする配向層となる。配向層が積層されたフィルムをロール状に巻き取って回収した。これにより、下地層を含むフィルムを得た。下地層付フィルムを巻き取ったフィルムロールは2ロール1セットとして準備する。液晶デバイス用透明基材を23℃かつ相対湿度が50%RHに保たれたクリーンルーム内で7日間保管した。この下地層付きフィルムを、フィルム単体のサンプルとした。
<液晶デバイス用透明基材の特性>
フィルムロールから下地層付きフィルムを引き出し、所定の大きさにカットした後、以下の評価を行った。
フィルムロールから下地層付きフィルムを引き出し、所定の大きさにカットした後、以下の評価を行った。
(A)第1面の表面粗さRa1の測定
配向層が含む第1面について、白色干渉計(VertScan R3300h Lite、株式会社菱化システム製)を用い、算術平均粗さを測定した。この際に、長方形状を有する視野であって、幅が1.408であり、長さが1.885mmである視野を、算術平均粗さの測定対象とした。また、JIS B 0601:2013に準じた方法によって、算術平均粗さを測定した。そして、この算術平均粗さを第1面の表面粗さRa1とした。実施例1における第1面の表面粗さRa1は、4nmであった。
配向層が含む第1面について、白色干渉計(VertScan R3300h Lite、株式会社菱化システム製)を用い、算術平均粗さを測定した。この際に、長方形状を有する視野であって、幅が1.408であり、長さが1.885mmである視野を、算術平均粗さの測定対象とした。また、JIS B 0601:2013に準じた方法によって、算術平均粗さを測定した。そして、この算術平均粗さを第1面の表面粗さRa1とした。実施例1における第1面の表面粗さRa1は、4nmであった。
(B)第2面の表面粗さRa2の測定
易滑層26が含む第2面について表面粗さRa2を測定した。第2面の表面粗さRa2は、第1面の表面粗さRa1と同様に測定した。実施例1における第2面の表面粗さRa2は、3nmであった。
易滑層26が含む第2面について表面粗さRa2を測定した。第2面の表面粗さRa2は、第1面の表面粗さRa1と同様に測定した。実施例1における第2面の表面粗さRa2は、3nmであった。
(C)表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和
第1面の表面粗さRa1及び第2面の表面粗さRa2の和を求めた。実施例1における表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は、7nmであった。
第1面の表面粗さRa1及び第2面の表面粗さRa2の和を求めた。実施例1における表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は、7nmであった。
(D)鉛筆硬度の測定
下地層のうち配向層に接する表面に対して鉛筆硬度試験を行った。この際に、JIS K 5600-5-4:1999「塗膜一般試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第4節:引っかき硬度(鉛筆法)」に準拠した方法を用いた。実施例1における鉛筆硬度はHであった。
下地層のうち配向層に接する表面に対して鉛筆硬度試験を行った。この際に、JIS K 5600-5-4:1999「塗膜一般試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第4節:引っかき硬度(鉛筆法)」に準拠した方法を用いた。実施例1における鉛筆硬度はHであった。
(E)フィルムロールの外観
フィルムロールに、基材の表裏の貼り付きや膨らみが生じていないかどうか、フィルムロールの巻姿を目視で観察した。標準には、基材の表裏の貼り付きや膨らみが生じていないフィルムロールを用いた。フィルムロールの巻姿が標準に比べて変形している場合には、フィルムロールに基材の表裏の貼り付きや膨らみが生じていると判定した。例えば、フィルムロールをその正面から見て基材の表面を視認した。このとき、基材の表裏の貼り付きは周囲に比べて過剰に透明な箇所として確認された。又は、フィルムロールをその側面から見て、捲回された基材の端面を視認した。このとき、基材の端面が真円に近い円形状をなす状態で捲回されず多角形状をなす態で捲回されている場合、貼り付きや膨らみが生じていると判定した。基材の表裏の貼り付きや膨らみが発生していると、基材をフィルムロールから引き出したときに、基材自体が変形したり、最悪の場合フィルムが破れる等の事態が生じうる。基材の表裏の貼付きや膨らみが生じている場合には、不良(NG)とし、基材の表裏の貼付きや膨らみが確認できない場合は優良(OK)とした。
フィルムロールに、基材の表裏の貼り付きや膨らみが生じていないかどうか、フィルムロールの巻姿を目視で観察した。標準には、基材の表裏の貼り付きや膨らみが生じていないフィルムロールを用いた。フィルムロールの巻姿が標準に比べて変形している場合には、フィルムロールに基材の表裏の貼り付きや膨らみが生じていると判定した。例えば、フィルムロールをその正面から見て基材の表面を視認した。このとき、基材の表裏の貼り付きは周囲に比べて過剰に透明な箇所として確認された。又は、フィルムロールをその側面から見て、捲回された基材の端面を視認した。このとき、基材の端面が真円に近い円形状をなす状態で捲回されず多角形状をなす態で捲回されている場合、貼り付きや膨らみが生じていると判定した。基材の表裏の貼り付きや膨らみが発生していると、基材をフィルムロールから引き出したときに、基材自体が変形したり、最悪の場合フィルムが破れる等の事態が生じうる。基材の表裏の貼付きや膨らみが生じている場合には、不良(NG)とし、基材の表裏の貼付きや膨らみが確認できない場合は優良(OK)とした。
<調光シートの作製>
下地層付きフィルムを捲回したフィルムロールを、23℃の温度且つ50%の相対湿度に保たれたクリーンルームに7日間保管した。その後、フィルムロールを次の工程を行う場所に運搬した。
下地層付きフィルムを捲回したフィルムロールを、23℃の温度且つ50%の相対湿度に保たれたクリーンルームに7日間保管した。その後、フィルムロールを次の工程を行う場所に運搬した。
1対の配向層付きフィルムの間に調光層を作製した。紫外線硬化型コーティング剤(ロックタイト3736、ヘンケル社製)17.5重量部、1,9-ノナンジオールメタクリレート17.5重量部を混合した。さらに、この混合物に、65重量部のn型液晶組成物(MLC-6608、メルク社製)を混合し、調光層用塗料を得た。
イソプロピルアルコールに、ジビニルベンゼンを主成分とする粒径が6μmのビーズスペーサを分散させた。このスペーサ分散剤を、配向層付きフィルムの第1面にビーズスペーサの専有面積が1.5%となるように塗布した。そして、スペーサ分散剤を塗布したフィルムを100℃の温度で乾燥させ、このフィルムを巻き取った。
ビーズスペーサが散布された配向層付きフィルムを捲回した第1のフィルムロールから、配向層付きフィルムを引き出し、配向層上に調光層塗料をダイヘッドコーターで塗布した。次いで、窒素雰囲気下で、350nm以下の波長の光線をカットした高圧水銀灯により紫外線を調光層塗料に照射して調光層塗料を硬化させた。このとき、照度を20mW/cm2、照射時間を30秒、温度を25℃とした。さらに、第2のフィルムロールから引き出した配向層付きフィルムを調光層に重ねて接合させた。これにより、調光層が1対の配向層付きフィルムによって挟まれた調光シートを得た。
(実施例2)
実施例1において、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を1.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例2における第1面の表面粗さRa1は5nm、第2面の表面粗さRa2は40nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は45nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を1.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例2における第1面の表面粗さRa1は5nm、第2面の表面粗さRa2は40nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は45nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(実施例3)
実施例1において、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例3における第1面の表面粗さRa1は4nm、第2面の表面粗さRa2は97nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は101nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例3における第1面の表面粗さRa1は4nm、第2面の表面粗さRa2は97nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は101nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(実施例4)
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.025重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例4における第1面の表面粗さRa1は6nm、第2面の表面粗さRa2は5nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は11nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.025重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例4における第1面の表面粗さRa1は6nm、第2面の表面粗さRa2は5nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は11nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(実施例5)
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.025重量%に変更し、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を1.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例5における第1面の表面粗さRa1は9nm、第2面の表面粗さRa2は35nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は44nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.025重量%に変更し、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を1.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例5における第1面の表面粗さRa1は9nm、第2面の表面粗さRa2は35nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は44nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(実施例6)
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.025重量%に変更し、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例6における第1面の表面粗さRa1は6nm、第2面の表面粗さRa2は100nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は106nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.025重量%に変更し、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例6における第1面の表面粗さRa1は6nm、第2面の表面粗さRa2は100nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は106nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(実施例7)
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.45重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例7における第1面の表面粗さRa1は18nm、第2面の表面粗さRa2は5nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は23nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.45重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例7における第1面の表面粗さRa1は18nm、第2面の表面粗さRa2は5nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は23nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(実施例8)
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.45重量%に変更し、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を1.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例8における第1面の表面粗さRa1は17nm、第2面の表面粗さRa2は50nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は67nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.45重量%に変更し、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を1.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例8における第1面の表面粗さRa1は17nm、第2面の表面粗さRa2は50nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は67nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(実施例9)
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.45重量%に変更し、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例9における第1面の表面粗さRa1は19nm、第2面の表面粗さRa2は99nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は118nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.45重量%に変更し、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例9における第1面の表面粗さRa1は19nm、第2面の表面粗さRa2は99nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は118nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(実施例10)
実施例1において、アクリル樹脂ハードコート層塗料として第1塗料に代えて第2塗料(リオデュラスTP-203Xコート剤、東洋インキ株式会社製)を用い、ハードコート層にアクリル粒子を添加せず、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。なお、実施例10で用いたアクリル樹脂は、実施例1で用いたアクリル樹脂よりも架橋度が低い。実施例10における第1面の表面粗さRa1は2nm、第2面の表面粗さRa2は98nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は100nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHBであった。
実施例1において、アクリル樹脂ハードコート層塗料として第1塗料に代えて第2塗料(リオデュラスTP-203Xコート剤、東洋インキ株式会社製)を用い、ハードコート層にアクリル粒子を添加せず、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。なお、実施例10で用いたアクリル樹脂は、実施例1で用いたアクリル樹脂よりも架橋度が低い。実施例10における第1面の表面粗さRa1は2nm、第2面の表面粗さRa2は98nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は100nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHBであった。
(実施例11)
実施例1において、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を4.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例11における第1面の表面粗さRa1は4nm、第2面の表面粗さRa2は125nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は129nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を4.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例11における第1面の表面粗さRa1は4nm、第2面の表面粗さRa2は125nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は129nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(実施例12)
実施例1において、ハードコート層にアクリル粒子を添加せず、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例12における第1面の表面粗さRa1は3nm、第2面の表面粗さRa2は98nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は101nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、ハードコート層にアクリル粒子を添加せず、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例12における第1面の表面粗さRa1は3nm、第2面の表面粗さRa2は98nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は101nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(実施例13)
実施例1において、ハードコート層にアクリル粒子を添加せず、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を0.10重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例13における第1面の表面粗さRa1は2nm、第2面の表面粗さRa2は5nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は7nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、ハードコート層にアクリル粒子を添加せず、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を0.10重量%に変更した以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。実施例13における第1面の表面粗さRa1は2nm、第2面の表面粗さRa2は5nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は7nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(比較例1)
実施例1において、ハードコート層及び易滑層の両方にアクリル粒子を添加しない以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。比較例1における第1面の表面粗さRa1は1nm、第2面の表面粗さRa2は2nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は3nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、ハードコート層及び易滑層の両方にアクリル粒子を添加しない以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。比較例1における第1面の表面粗さRa1は1nm、第2面の表面粗さRa2は2nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は3nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(比較例2)
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.839重量%に変更し、易滑層にアクリル粒子を添加しない以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。比較例2における第1面の表面粗さRa1は31nm、第2面の表面粗さRa2は2nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は33nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
実施例1において、ハードコート層のアクリル粒子の添加量を0.839重量%に変更し、易滑層にアクリル粒子を添加しない以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。比較例2における第1面の表面粗さRa1は31nm、第2面の表面粗さRa2は2nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は33nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度はHであった。
(比較例3)
実施例1において、ハードコート層を設けずに、支持基材に導電層及び配向層を設け、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%とした以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。比較例3における第1面の表面粗さRa1は2nm、第2面の表面粗さRa2は98nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は100nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度は2Bであった。
実施例1において、ハードコート層を設けずに、支持基材に導電層及び配向層を設け、易滑層に添加するアクリル粒子の添加量を3.00重量%とした以外は実施例1と同様の方法によってフィルム単体及び調光シートを作製した。比較例3における第1面の表面粗さRa1は2nm、第2面の表面粗さRa2は98nm、表面粗さRa1及び表面粗さRa2の和は100nmであった。また、下地層の表面の鉛筆硬度は2Bであった。
<調光シートの評価>
実施例1~13及び比較例1~3の調光シートの評価を行った。各調光シートの欠陥数及びヘイズは図4に示す。
実施例1~13及び比較例1~3の調光シートの評価を行った。各調光シートの欠陥数及びヘイズは図4に示す。
(F)ヘイズの測定
実施例1~13及び比較例1~3の液晶デバイス用透明基材について、JIS K 7136:2000「プラスチック-透明材料のヘーズの求め方」に準拠した方法でヘイズを測定した。ヘイズが1.0%以下であるものを優良とし、1.0%超であるものを不良(NG)とした。
実施例1~13及び比較例1~3の液晶デバイス用透明基材について、JIS K 7136:2000「プラスチック-透明材料のヘーズの求め方」に準拠した方法でヘイズを測定した。ヘイズが1.0%以下であるものを優良とし、1.0%超であるものを不良(NG)とした。
(G)ヘイズの測定
実施例および比較例の調光シートから、A3サイズの試験片を切り出した。各試験片において、各ITO層の一部を外部に露出させ、これによって調光シートに電圧を印加するための端子を形成した。そして、各試験片について、電圧が印加されていない状態でのヘイズを測定した。また、露出させた導電層を鰐口クリップで挟み込み、交流電源装置(PCR-3000WE、菊水電子工業株式会社製)を用いて一対の導電層の間に60Hzの周波数で40Vの交流電圧を印加した。そして、電圧を印加しながらヘイズメーター(スガ試験機製NDH-7000SP)を用いてヘイズを測定した。ヘイズを測定する際には、JIS K 7136:2000「プラスチック-透明材料のヘーズの求め方」に準拠した方法を用いた。透明駆動時のヘイズが15%以下であるものを優良とし、15%超であるものを不良とした。また、不透明駆動時のヘイズが15%以下であるものを良品とし、15%超であるものを不良とした。
実施例および比較例の調光シートから、A3サイズの試験片を切り出した。各試験片において、各ITO層の一部を外部に露出させ、これによって調光シートに電圧を印加するための端子を形成した。そして、各試験片について、電圧が印加されていない状態でのヘイズを測定した。また、露出させた導電層を鰐口クリップで挟み込み、交流電源装置(PCR-3000WE、菊水電子工業株式会社製)を用いて一対の導電層の間に60Hzの周波数で40Vの交流電圧を印加した。そして、電圧を印加しながらヘイズメーター(スガ試験機製NDH-7000SP)を用いてヘイズを測定した。ヘイズを測定する際には、JIS K 7136:2000「プラスチック-透明材料のヘーズの求め方」に準拠した方法を用いた。透明駆動時のヘイズが15%以下であるものを優良とし、15%超であるものを不良とした。また、不透明駆動時のヘイズが15%以下であるものを良品とし、15%超であるものを不良とした。
(H)調光フィルムの欠陥数
調光フィルムを1m×1mの大きさにカットしてサンプルとした。駆動電圧をサンプルに印加せず、1000ルクス以上の三波長光源の光を照射し、目視にて欠陥箇所の数を数えた。欠陥箇所は、調光フィルムを目視したときに周囲より白濁してみえる箇所のうち最大直径が2mm以上の箇所とした。配向層の欠陥数が多いと透明駆動時に配向規制力が不足することにより、液晶分子が垂直に配向せずランダムに配向することになる。これにより、入射光が散乱し白濁して見える。欠陥数が50未満であるものを優良とし、欠陥数が50以上のものを不良とした。
調光フィルムを1m×1mの大きさにカットしてサンプルとした。駆動電圧をサンプルに印加せず、1000ルクス以上の三波長光源の光を照射し、目視にて欠陥箇所の数を数えた。欠陥箇所は、調光フィルムを目視したときに周囲より白濁してみえる箇所のうち最大直径が2mm以上の箇所とした。配向層の欠陥数が多いと透明駆動時に配向規制力が不足することにより、液晶分子が垂直に配向せずランダムに配向することになる。これにより、入射光が散乱し白濁して見える。欠陥数が50未満であるものを優良とし、欠陥数が50以上のものを不良とした。
(総合評価)
(H)の評価が優良であるものを良品と判定し、(H)の評価が不良であるものを不良品とした。
(H)の評価が優良であるものを良品と判定し、(H)の評価が不良であるものを不良品とした。
<評価結果>
比較例1は、表面粗さの和Ra1+Ra2が3nmであり条件3を満たさない。巻姿に、貼付きや膨れ等の現象が確認されたため、不良として評価とした。これは、第1面及び第2面が平滑すぎるために基材の表裏で貼付きが発生したためと考えられる。また、配向層の欠陥数は50以上であり、欠陥が多く不良とした。これは基材の表裏で貼付きが発生し、基材を引き出す際に配向層の剥離が発生したためと考えられる。よって総合評価では比較例1の基材及び調光シートは不良品とした。
比較例1は、表面粗さの和Ra1+Ra2が3nmであり条件3を満たさない。巻姿に、貼付きや膨れ等の現象が確認されたため、不良として評価とした。これは、第1面及び第2面が平滑すぎるために基材の表裏で貼付きが発生したためと考えられる。また、配向層の欠陥数は50以上であり、欠陥が多く不良とした。これは基材の表裏で貼付きが発生し、基材を引き出す際に配向層の剥離が発生したためと考えられる。よって総合評価では比較例1の基材及び調光シートは不良品とした。
比較例2は、第1面の表面粗さRa1は30nmであり条件2を満たさない。また、このフィルムロールから液晶デバイス用透明基材を引き出して作成した調光シートを作製する際、液晶デバイス用透明基材の欠陥部の数が多く、白濁部と透明部とが混在していた。このため、ヘイズメーターで測定できるだけのヘイズが均一なサンプルを得ることができず、ヘイズ等の光学特性の測定は困難であった。このため測定不可とした。また、調光シートの欠陥数は50以上であり、欠陥数が多いため不良とした。これは、第1面の表面粗さRa1が大きいために配向層の配向規制力が低下したためと考えられる。このため、総合評価は不良品とした。
比較例3は、ハードコート層を有さないため第1面の硬度が低くなり条件1を満たさない。また、このフィルムロールから液晶デバイス用透明基材を引き出して作成した調光シートを作製する際、液晶デバイス用透明基材の欠陥部が多かったため、透明部分を選別してヘイズを測定した。調光シートの欠陥数は50個以上であることが明らかであり、多すぎたため、カウントを断念した。これは、配向層の強度が小さいため、液晶デバイス用透明基材をロール状に巻いたとき、運搬するとき又は引き出したとき等に、配向層が剥離したものと考えられる。このため、総合評価は不良品とした。
10…調光シート
11…第1基材
11A…下地層
12…第2基材
13…調光層
21…配向層
22…導電層
23…ハードコート層
24…支持基材
25…接着層
26…易滑層
11…第1基材
11A…下地層
12…第2基材
13…調光層
21…配向層
22…導電層
23…ハードコート層
24…支持基材
25…接着層
26…易滑層
Claims (8)
- 液晶デバイスが備える液晶層が含む液晶分子の配向方向を規制する配向層と、前記配向層が形成される下地層とを含む液晶デバイス用透明基材であって、
第1面と、前記第1面とは反対側の第2面とを備え、
前記第1面は、前記配向層が含む面であり、
前記第2面は、前記下地層が含む面であり、
前記下地層のうち前記配向層と接する面は鉛筆硬度試験においてF以上の硬度を有し、
前記第1面の表面粗さRa1が20nm以下であり、
前記第1面の表面粗さRa1及び前記第2面の表面粗さRa2の和Ra1+Ra2が5nm以上である
液晶デバイス用透明基材。 - 前記第2面の表面粗さRa2が100nm以下である
請求項1に記載の液晶デバイス用透明基材。 - 前記第1面の表面粗さRa1及び前記第2面の表面粗さRa2の和Ra1+Ra2が120nm以下である
請求項1又は2に記載の液晶デバイス用透明基材。 - 前記下地層は、支持基材、ハードコート層、導電層及び前記配向層を含み、
前記ハードコート層は前記支持基材及び前記配向層の間に位置する
請求項1~3のいずれか1項に記載の液晶デバイス用透明基材。 - 前記ハードコート層は複数の粒子を含み、
前記粒子の直径又は前記複数の粒子からなる凝集粒子の直径は、前記ハードコート層の厚さ、前記導電層の厚さ及び前記配向層の厚さの和よりも大きい
請求項4に記載の液晶デバイス用透明基材。 - 前記第1面及び前記第2面の少なくとも一方から、前記下地層に含まれる粒子の少なくとも一部が突出する
請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶デバイス用透明基材。 - 前記配向層は、シリコーン系樹脂又はポリイミド系樹脂を含む
請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶デバイス用透明基材。 - 請求項1~7のいずれか1項に記載の液晶デバイス用透明基材と、
前記液晶デバイス用透明基材の前記第1面に接し、液晶分子を含む調光層を備える
調光シート。
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