WO2023054013A1 - 高分子分散型液晶フィルム、高分子分散型液晶フィルムの製造方法および高分子分散型液晶形成用組成物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polymer-dispersed liquid crystal film, a method for producing a polymer-dispersed liquid crystal film, and a composition for forming a polymer-dispersed liquid crystal.
- a PDLC film having a polymer dispersed liquid crystal (hereinafter sometimes referred to as "PDLC") layer between a pair of transparent electrode layers changes the amount of light transmitted through the PDLC layer according to the amount of voltage applied. For example, by switching between a voltage applied state and a non-applied state, the state of scattering light (scattering state) and the state of transmitting light (non-scattering state or transparent state) can be changed. It can be switched (Patent Document 1).
- PDLC polymer dispersed liquid crystal
- the PDLC layer includes a polymer matrix and droplets of a liquid crystal compound dispersed in the polymer matrix (liquid crystal droplets), and the refractive index of the liquid crystal compound in the liquid crystal droplets and the polymer matrix is Liquid crystal droplets may become scattering particles due to differences and the like, causing light scattering.
- the above PDLC film can change its optical properties such as haze depending on the thickness of the PDLC layer, the refractive index or compounding ratio of the polymer matrix and the liquid crystal compound, the particle size of the liquid crystal droplets, and the like. Therefore, it is desirable to strictly control these factors in order to obtain PDLC films with desired optical properties.
- the present invention has been made to solve the above problems, and its main purpose is to provide a PDLC film with excellent uniformity of optical properties and a method for producing the same.
- a first transparent conductive film a polymer-dispersed liquid crystal layer including a polymer matrix and droplets of a liquid crystal compound dispersed in the polymer matrix, and a second and a transparent conductive film in this order, wherein the polymer dispersed liquid crystal layer contains a polymer surfactant having a number average molecular weight of 9000 or more.
- the content of the polymer surfactant in the polymer-dispersed liquid crystal layer is 0.2 parts by weight to 4.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal compound.
- the polymeric surfactant is a nonionic polymeric surfactant.
- a liquid crystal compound, a polymer surfactant having a number average molecular weight of 9000 or more, and a dispersion medium are mixed to prepare a liquid crystal emulsion containing particles of the liquid crystal compound, mixing a liquid crystal emulsion and a resin for forming a polymer matrix to prepare a coating liquid containing particles of the liquid crystal compound; coating the first transparent conductive film with the coating liquid; obtaining a layer, drying the coating layer to obtain a polymer dispersed liquid crystal layer comprising a polymer matrix and liquid droplets of the liquid crystal compound dispersed in the polymer matrix; and A method for making a polymer dispersed liquid crystal film is provided, comprising laminating a second transparent conductive film over a liquid crystal layer.
- the content of the polymer surfactant in the coating liquid is 0.2 parts by weight to 4.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal compound.
- the polymeric surfactant is a nonionic polymeric surfactant.
- a liquid crystal compound, a polymer surfactant having a number average molecular weight of 9000 or more, a polymer matrix-forming resin, and a dispersion medium are included, and particles of the liquid crystal compound are contained in the dispersion medium. distributed over In one embodiment, the content of the polymeric surfactant is 0.2 parts by weight to 4.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal compound.
- the polymeric surfactant is a nonionic polymeric surfactant.
- the particles of the liquid crystal compound have an average particle size of 2.5 ⁇ m to 3.5 ⁇ m.
- the liquid crystal compound for forming PDLC comprises a liquid crystal compound, a polymer surfactant, a polymer matrix-forming resin, and a dispersion medium, and particles of the liquid crystal compound are dispersed in the dispersion medium.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a PDLC film in one embodiment of the invention
- FIG. 4 is a graph showing evaluation results of optical properties of PDLC films produced in Comparative Examples. 4 is a graph showing evaluation results of optical properties of PDLC films produced in Examples. 4 is a graph showing evaluation results of optical properties of PDLC films produced in Examples. 4 is a graph showing changes over time in particle size distribution of liquid crystal compound particles in coating liquids prepared in Examples and Comparative Examples.
- a polymer-dispersed liquid crystal comprising a first transparent conductive film, a polymer matrix, and droplets of a liquid crystal compound dispersed in the polymer matrix
- a polymer-dispersed liquid crystal film comprising a layer and a second transparent conductive film in this order, wherein the polymer-dispersed liquid crystal layer contains a polymer surfactant having a number average molecular weight of 9000 or more.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a PDLC film according to one embodiment of the invention.
- the PDLC film 100 includes a first transparent conductive film 10, a PDLC layer 20 including a polymer matrix 22 and liquid crystal droplets 24 dispersed in the polymer matrix 22, a second transparent conductive film 30, in that order.
- the surfaces of the first transparent conductive film 10 and the second transparent conductive film 30 in contact with the PDLC layer 20 may be provided with an alignment film, if necessary.
- the degree of scattering of transmitted light through the PDLC film changes according to the applied voltage.
- the PDLC film is transparent when a voltage is applied and has a lower haze than when no voltage is applied (normal mode).
- the PDLC film is in a scattering state when voltage is applied and has a higher haze than when no voltage is applied (reverse mode).
- the liquid crystal compound in the PDLC layer is not oriented and becomes a scattering state.
- a transparent state can be obtained.
- the liquid crystal compound in the PDLC layer is oriented by the orientation film provided on the surface of the transparent conductive film to become transparent, and the orientation of the liquid crystal compound is disturbed by the application of voltage. It can be in a scattering state.
- the haze of the PDLC film in the transparent state is preferably 50% or less, more preferably 35% or less. Further, the haze of the PDLC film in the scattering state is preferably 60.0% to 99.9%, more preferably 65.0% to 99.8%, still more preferably 70.0% to 99.7%. obtain.
- the total light transmittance of the PDLC film in the transparent state is preferably 40% to 99%, more preferably 50% to 95%. Also, the total light transmittance of the PDLC film in the scattering state can be preferably 5% to 65%, more preferably 10% to 60%. Total light transmittance can be measured according to JIS K 7361.
- the voltage applied to the PDLC film during voltage application is a voltage (operating voltage) capable of operating the PDLC film, and can be, for example, 5V to 200V, preferably 10V to 100V.
- the term "haze when voltage is applied” means haze when an operating voltage is applied to the PDLC film, for example, haze when a voltage of 5 V or higher, 10 V or higher, or 20 V or higher is applied. could be.
- the total thickness of the PDLC film is, for example, 30 ⁇ m to 250 ⁇ m, preferably 50 ⁇ m to 150 ⁇ m.
- the first transparent conductive film 10 is typically composed of a first transparent substrate 12 and a first transparent electrode layer provided on one side thereof (the PDLC layer 20 side). 14.
- the first transparent conductive film 10 may have a hard coat layer on one side or both sides of the first transparent substrate 12, if necessary.
- a refractive index adjusting layer may be provided between the transparent electrode layer 14 of .
- the surface resistance value of the first transparent conductive film is preferably 1 ⁇ / ⁇ to 1000 ⁇ / ⁇ , more preferably 5 ⁇ / ⁇ to 300 ⁇ / ⁇ , even more preferably 10 ⁇ / ⁇ to 200 ⁇ / ⁇ . .
- the haze value of the first transparent conductive film is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, still more preferably 0.1% to 10%.
- the total light transmittance of the first transparent conductive film is preferably 40% or higher, more preferably 60% or higher, and even more preferably 80% or higher.
- the first transparent base material can be formed using any appropriate material.
- the first transparent substrate is a polymer film containing a thermoplastic resin as a main component.
- thermoplastic resins include polyester-based resins; cycloolefin-based resins such as polynorbornene; acrylic-based resins; polycarbonate-based resins; and cellulose-based resins.
- polyester resins, cycloolefin resins and acrylic resins are preferable. These resins are excellent in transparency, mechanical strength, thermal stability, moisture barrier properties, and the like. You may use the said thermoplastic resin individually or in combination of 2 or more types.
- an optical film used for a polarizing plate such as a low retardation substrate, a high retardation substrate, a retardation plate, an absorptive polarizing film, a polarized selective reflection film, etc., can also be used as the first transparent substrate. is.
- the thickness of the first transparent substrate is preferably 200 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m to 100 ⁇ m, still more preferably 5 ⁇ m to 70 ⁇ m. By setting the thickness of the first transparent base material to 200 ⁇ m or less, the function of the PDLC layer can be sufficiently exhibited.
- the total light transmittance of the first transparent substrate is preferably 40% or higher, more preferably 60% or higher, and even more preferably 80% or higher.
- the first transparent electrode layer can be formed using, for example, metal oxides such as indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ).
- ITO indium tin oxide
- ZnO zinc oxide
- SnO 2 tin oxide
- a transparent electrode layer containing ITO is excellent in transparency.
- the first transparent electrode layer can be patterned into a desired shape depending on the purpose.
- the light transmittance of the first transparent electrode layer is preferably 85% or higher, more preferably 87% or higher, and still more preferably 90% or higher.
- a transparent electrode layer having light transmittance in such a range By using a transparent electrode layer having light transmittance in such a range, a PDLC film having high light transmittance in the transparent state can be obtained.
- the higher the light transmittance, the better, and the upper limit is, for example, 99%.
- the first transparent electrode layer contains crystal grains.
- Light transmittance can be improved by containing crystal grains.
- the method for forming the crystal grains is not limited, the crystal grains can be preferably formed by, for example, heating the transparent electrode layer in the atmosphere.
- the area occupation ratio of crystal grains in the transparent electrode layer is, for example, 30% or more, preferably 50% or more, and more preferably 80% or more.
- the upper limit of the area occupation ratio is, for example, 100%. If the area occupation ratio of the crystal grains is within the above range, the light transmittance can be improved.
- the area occupation ratio of the crystal grains can be calculated from the area ratio of the crystal grain region and the amorphous region by observing the surface of the transparent electrode layer with a transmission electron microscope (TEM).
- TEM transmission electron microscope
- the surface roughness Ra of the first transparent electrode layer is, for example, 0.1 nm or more. If the surface roughness Ra of the first transparent electrode layer is less than 0.1 nm, the adhesion to the first transparent substrate may deteriorate.
- the upper limit of the surface roughness Ra of the first transparent electrode layer is preferably less than 1.2 nm, more preferably 1.0 nm or less, even more preferably less than 1.0 nm, particularly preferably 0.8 nm. It is below. If the surface roughness Ra of the first transparent electrode layer is too large, it may become difficult to suitably form crystal grains.
- the surface roughness Ra in this specification means the arithmetic mean roughness Ra measured by AFM (Atomic Force Microscope).
- the thickness of the first transparent electrode layer is, for example, 10 nm or more, preferably 15 nm or more. If the thickness of the transparent electrode layer is less than 10 nm, the area occupation ratio of crystal grains may decrease.
- the upper limit of the thickness of the first transparent electrode layer is, for example, 50 nm or less, preferably 35 nm or less, more preferably less than 30 nm, still more preferably 27 nm or less. If the thickness of the transparent electrode layer exceeds 50 nm, the transmittance may deteriorate, and the surface roughness of the transparent electrode layer may increase.
- the first transparent electrode layer is provided on one surface of the first transparent substrate by, for example, sputtering. After the metal oxide layer is formed by sputtering, it can be crystallized by annealing. Annealing is performed, for example, by heat treatment at 120° C. to 300° C. for 10 minutes to 120 minutes.
- the refractive index adjusting layer and the hard coat layer a well-known configuration in the relevant technical field can be adopted, so the detailed configuration thereof will be omitted.
- the PDLC layer 20 includes a polymer matrix 22 and liquid crystal compound droplets (liquid crystal droplets) 24 dispersed in the polymer matrix 22 .
- the polymer-dispersed liquid crystal layer further includes a polymer surfactant having a number average molecular weight of 9,000 or more.
- the average particle size of liquid crystal droplets can be, for example, 0.3 ⁇ m to 9 ⁇ m, preferably 0.4 ⁇ m to 8 ⁇ m. If the average particle size of the liquid crystal droplets is too small, the liquid crystal droplet size is smaller than the wavelength of the light, so the light passes through the liquid crystal droplets without being scattered, and as a result, sufficient haze cannot be obtained. There can be a problem that there is no On the other hand, if the average particle size is too large, the size of the liquid crystal droplets is too large for the wavelength of light, which may cause a problem that a sufficient haze cannot be obtained.
- the average particle size of the liquid crystal droplets in the PDLC layer is the volume average particle size of the liquid crystal droplets when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the PDLC film.
- the particle size of liquid crystal droplets preferably has a relatively narrow particle size distribution.
- the coefficient of variation (CV value) of the particle size of liquid crystal droplets can be, for example, less than 0.4, preferably 0.35 or less, and more preferably 0.3 or less.
- the polymer matrix can be composed of any suitable resin.
- the polymer matrix-forming resin can be appropriately selected according to the light transmittance, the refractive index of the liquid crystal compound, the adhesion to the transparent conductive film, and the like.
- water-soluble resins or water-dispersible resins such as urethane-based resins, polyvinyl alcohol-based resins, polyethylene-based resins, polypropylene-based resins, and acrylic-based resins can be preferably used.
- the polymer matrix-forming resin may be used alone or in combination of two or more.
- any suitable liquid crystal compound can be used as the liquid crystal compound.
- a liquid crystal compound having a birefringence ⁇ n of 0.10 to 0.45 is preferably used. Only one kind of liquid crystal compound may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination.
- the dielectric anisotropy of the liquid crystal compound may be positive or negative.
- Liquid crystal compounds can be, for example, nematic, smectic, or cholesteric liquid crystal compounds. It is preferable to use a nematic type liquid crystal compound because excellent transparency can be achieved in the transparent state.
- Nematic type liquid crystal compounds include biphenyl-based compounds, phenylbenzoate-based compounds, cyclohexylbenzene-based compounds, azoxybenzene-based compounds, azobenzene-based compounds, azomethine-based compounds, terphenyl-based compounds, biphenylbenzoate-based compounds, cyclohexylbiphenyl-based compounds, Examples include phenylpyridine-based compounds, cyclohexylpyrimidine-based compounds, cholesterol-based compounds, and fluorine-based compounds.
- any suitable surfactant having a number average molecular weight of 9000 or more can be used as the polymeric surfactant.
- the number average molecular weight of the polymeric surfactant is preferably 10,000 to 500,000, more preferably 10,000 to 100,000.
- a surfactant having a number average molecular weight within this range a surfactant having a number average molecular weight within this range, a PDLC film having desired optical properties can be stably produced.
- a number average molecular weight is a value calculated
- the HLB value of the polymeric surfactant can be, for example, 12 or higher, preferably 13 or higher, and more preferably 14 or higher.
- the HLB value may be for example 17 or less, and for example 16 or less.
- polymeric surfactants include polyoxyalkylene copolymers (copolymers of two or more oxyalkylenes), polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, poly(meth)acrylamide, nonionic high alcohols such as higher alcohols.
- poly(meth)acrylic acid and copolymers thereof e.g., styrene-(meth)acrylic acid copolymers, vinylnaphthalene-(meth)acrylic acid copolymers), polymaleic acid and copolymers thereof (e.g., styrene-maleic acid copolymer, vinyl naphthalene-maleic acid copolymer), anionic polymeric surfactants such as polyphosphoric acid; (poly)dimethylaminoethyl methacrylate, (poly)diethylaminoethyl methacrylate and cationic polymeric surfactants such as (poly)dimethylaminopropyl methacrylate. Only one type of polymer surfactant may be used, or two or more types may be used in combination.
- polymeric surfactant a nonionic surfactant is preferable, and a polyoxyalkylene copolymer is more preferable.
- polyoxyalkylene copolymers include block copolymers of polyoxyethylene and polyoxypropylene, and copolymers having a triblock structure of polyoxyethylene-polyoxypropylene-polyoxyethylene ( A so-called Pluronic (registered trademark) surfactant) can be preferably exemplified.
- Pluronic surfactants include Sanyo Kasei Newpol series (PE-68, 78, 108, 128, etc.).
- the PDLC layer may further contain any appropriate component as needed.
- optional components include surfactants other than the polymeric surfactants, leveling agents, cross-linking agents, dispersion stabilizers, and the like.
- the content of the liquid crystal compound in the PDLC layer is, for example, 30% to 70% by weight, preferably 35% to 65% by weight, more preferably 40% to 60% by weight.
- the content of the polymer matrix in the PDLC layer is, for example, 50 to 230 parts by weight, preferably 60 to 200 parts by weight, and more preferably 80 to 120 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal compound. be.
- the content of the polymer surfactant in the PDLC layer is, for example, 0.2 parts by weight to 4.2 parts by weight, preferably 0.5 parts by weight to 3.0 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal compound. It is preferably 0.8 to 2.1 parts by weight.
- the total content of the polymer matrix, liquid crystal compound, and polymer surfactant in the PDLC layer is, for example, 90% by weight or more, preferably 95% by weight or more, and is, for example, 100% by weight or less, preferably 99% by weight or less. be.
- the thickness of the PDLC layer is typically 2 ⁇ m to 40 ⁇ m, preferably 3 ⁇ m to 35 ⁇ m, more preferably 4 ⁇ m to 30 ⁇ m.
- the second transparent conductive film 30 is typically composed of a second transparent substrate 32 and a second transparent electrode layer provided on one side thereof (the PDLC layer 20 side). 34.
- the second transparent conductive film 30 may have a hard coat layer on one side or both sides of the second transparent substrate 32, if necessary.
- a refractive index adjusting layer may be provided between the transparent electrode layer 34 of .
- the surface resistance value of the second transparent conductive film is preferably 1 ⁇ / ⁇ to 1000 ⁇ / ⁇ , more preferably 5 ⁇ / ⁇ to 300 ⁇ / ⁇ , even more preferably 10 ⁇ / ⁇ to 200 ⁇ / ⁇ . .
- the haze value of the second transparent conductive film is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, still more preferably 0.1% to 10%.
- the total light transmittance of the second transparent conductive film is preferably 40% or higher, more preferably 60% or higher, and even more preferably 80% or higher.
- the second transparent conductive film may have the same configuration as the first transparent conductive film, or may have a different configuration.
- step A Mixing a liquid crystal compound, a polymer surfactant having a number average molecular weight of 9000 or more, and a dispersion medium to prepare a liquid crystal emulsion containing particles of the liquid crystal compound (step A); mixing the liquid crystal emulsion and a resin for forming a polymer matrix to prepare a coating liquid containing particles of the liquid crystal compound (step B); Coating the coating solution on the first transparent conductive film to obtain a coating layer (step C); drying the coating layer to obtain a polymer-dispersed liquid crystal layer containing a polymer matrix and droplets of the liquid crystal compound dispersed in the polymer matrix (step D); laminating a second transparent conductive film on the polymer-dispersed liquid crystal layer (step E); A method for producing a polymer dispersed liquid crystal film is provided, comprising:
- step A a liquid crystal compound, a polymeric surfactant having a number average molecular weight of 9000 or more, and a dispersion medium are mixed to prepare a liquid crystal emulsion containing particles of the liquid crystal compound.
- water or a mixed solvent of water and a water-miscible organic solvent can be preferably used.
- Water-miscible organic solvents include C1-3 alcohols, acetone, DMSO and the like.
- the liquid crystal compound and polymer surfactant are as described in Section A.
- the content of the liquid crystal compound in the liquid crystal emulsion is, for example, 30% to 70% by weight, preferably 40% to 60% by weight.
- the content of the polymer surfactant in the liquid crystal emulsion is, for example, 0.2 parts by weight to 4.2 parts by weight, preferably 0.5 parts by weight to 3.0 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal compound. It is preferably 0.8 to 2.1 parts by weight.
- the average particle size of the liquid crystal compound particles in the liquid crystal emulsion is preferably 0.3 ⁇ m or more, more preferably 0.4 ⁇ m or more. Further, the average particle size of the liquid crystal compound particles is preferably 9 ⁇ m or less, more preferably 8 ⁇ m or less. In one embodiment, the average particle size of the liquid crystal compound particles in the liquid crystal emulsion can be, for example, 2.0 ⁇ m to 5.0 ⁇ m, or, for example, 2.0 ⁇ m to 4.0 ⁇ m, or, for example, 2.5 ⁇ m to 3.5 ⁇ m.
- the particle size of the liquid crystal droplets in the PDLC layer can usually be determined by the particle size of the liquid crystal compound particles in the liquid crystal emulsion.
- the average particle size of the liquid crystal compound particles in the liquid crystal emulsion is within the above range, the average particle size of the liquid crystal droplets in the PDLC layer can be within the desired range.
- the bulky polymer surfactant exists so as to surround the surface of the liquid crystal compound particles, so that the liquid crystal compound particles come into contact with each other in the liquid crystal emulsion or in the coating liquid described later. And coalescence can be prevented, and the temporal stability of the particle size of the liquid crystal compound particles can be improved.
- the average particle size of the liquid crystal compound particles is the volume average particle size.
- the particle size of the liquid crystal compound particles preferably has a relatively narrow particle size distribution.
- the coefficient of variation (CV value) of the particle diameter of the liquid crystal compound particles may be, for example, less than 0.4, preferably 0.35 or less, more preferably 0.3 or less.
- a liquid crystal emulsion can be prepared, for example, by a mechanical emulsification method, a microchannel method, a membrane emulsification method, or the like.
- the liquid crystal emulsion is prepared by a membrane emulsification method.
- the membrane emulsification method an emulsion having a uniform particle size distribution can be suitably obtained.
- JP-A-4-355719 and JP-A-2015-40994 these are incorporated herein by reference).
- step B the liquid crystal emulsion obtained in step A and a polymer matrix-forming resin are mixed to prepare a coating liquid containing liquid crystal compound particles.
- the coating liquid may contain any other component as necessary.
- Optional components include surfactants other than polymeric surfactants, leveling agents, cross-linking agents, dispersion stabilizers, and the like. These optional components may be added during preparation of the liquid crystal emulsion in step A, depending on the purpose.
- the polymer matrix-forming resin is as described in Section A.
- the polymer matrix resin is mixed with the liquid crystal emulsion, for example, as a resin dispersion in which polymer matrix-forming resin particles are dispersed in a dispersion medium, or as a resin solution in which a polymer matrix-forming resin is dissolved in a solvent. be.
- the dispersion medium for the resin dispersion or the solvent for the resin solution the same dispersion medium as used in the preparation of the liquid crystal emulsion can be used.
- the average particle size of the polymer matrix-forming resin particles is preferably 10 nm to 500 nm, more preferably 30 nm to 300 nm, still more preferably 50 nm to 200 nm. Two or more kinds of resin particles having different resin types and/or different average particle sizes may be used.
- the average particle size of the polymer matrix-forming resin particles means a volume-average median size, and can be measured using a dynamic light scattering particle size distribution analyzer.
- the particle size of the liquid crystal compound particles in the coating liquid is substantially the same as the particle size in the liquid crystal emulsion. Therefore, the average particle size (volume average particle size) of the liquid crystal compound particles in the coating liquid is preferably 0.3 ⁇ m or more, more preferably 0.4 ⁇ m or more. Further, the average particle size of the liquid crystal compound particles is preferably 9 ⁇ m or less, more preferably 8 ⁇ m or less. In one embodiment, the average particle size of the liquid crystal compound particles in the coating liquid may be, for example, 2.0 ⁇ m to 5.0 ⁇ m, or, for example, 2.0 ⁇ m to 4.0 ⁇ m, or, for example, 2.5 ⁇ m to 3.5 ⁇ m. .
- the content of the liquid crystal compound in the solid content of the coating liquid can be, for example, 30% to 70% by weight, preferably 35% to 65% by weight, and more preferably 40% to 60% by weight.
- the content of the polymer matrix-forming resin in the solid content of the coating liquid is, for example, 50 to 230 parts by weight, preferably 60 to 200 parts by weight, more preferably 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal compound. parts by weight to 120 parts by weight.
- the content of the polymer surfactant in the solid content of the coating liquid is, for example, 0.2 parts by weight to 4.2 parts by weight, preferably 0.5 parts by weight to 3.0 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal compound. parts by weight, more preferably 0.8 to 2.1 parts by weight.
- surfactants other than polymeric surfactants include anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and nonionic surfactants.
- the content of surfactants other than polymeric surfactants is preferably 0.2 parts by weight to 4.2 parts by weight, more preferably 0.8 parts by weight to 100 parts by weight of the coating liquid. 2.1 parts by weight.
- leveling agents examples include acrylic leveling agents, fluorine-based leveling agents, and silicone-based leveling agents.
- the content of the leveling agent is preferably 0.05 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 1 part by weight, per 100 parts by weight of the coating liquid.
- cross-linking agents examples include aziridine-based cross-linking agents and isocyanate-based cross-linking agents.
- the content of the cross-linking agent is preferably 0.5 to 10 parts by weight, more preferably 0.8 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of the coating liquid.
- the solid content concentration of the coating liquid can be, for example, 20% to 60% by weight, preferably 30% to 50% by weight.
- the coating liquid prepared in step B is a polymer-dispersed liquid crystal-forming composition.
- the polymer-dispersed liquid crystal-forming composition comprises a liquid crystal compound, a polymer surfactant having a number average molecular weight of 9000 or more, a polymer matrix-forming resin, and a dispersion medium, and the particles of the liquid crystal compound are dispersed in the dispersion. dispersed in the medium.
- the change rate of the average particle size of the liquid crystal compound particles in the coating liquid defined by the following formula (1) is preferably 30% or less, more preferably 10% or less.
- step C the coating solution prepared in section B is applied to the first transparent conductive film to obtain a coating layer.
- the coating liquid is typically applied to the transparent electrode layer side surface of the first transparent conductive film.
- the first transparent conductive film is as described in Section A.
- the viscosity of the coating liquid during application is preferably 20 mPas to 400 mPas, more preferably 30 mPas to 300 mPas, and still more preferably 40 mPas to 200 mPas. If the viscosity is less than 20 mPas, the convection of the dispersion medium becomes significant when the dispersion medium is dried, and the thickness of the PDLC layer may become unstable. Moreover, when the viscosity exceeds 400 mPas, the bead of the coating liquid may not be stable.
- the viscosity of the coating liquid can be measured, for example, with a rheometer MCR302 manufactured by Anton Paar. The viscosity used here is the value of the shear viscosity under the conditions of 20° C. and a shear rate of 1000 (1/s).
- any appropriate method can be adopted as the application method.
- Examples thereof include roll coating, spin coating, bar coating, dip coating, die coating, curtain coating, spray coating, and knife coating (comma coating, etc.).
- the roll coating method is preferable.
- the description of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-5698 can be referred to regarding coating by a roll coating method using a slot die.
- the thickness of the coating layer is preferably 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 7.5 ⁇ m to 90 ⁇ m, still more preferably 10 ⁇ m to 75 ⁇ m. Within such a range, a PDLC layer with excellent thickness uniformity can be obtained.
- step D the coating layer is dried to obtain a PDLC layer containing a polymer matrix and droplets of a liquid crystal compound dispersed in the polymer matrix.
- the dispersion medium is removed from the coating layer by drying, and the polymer matrix-forming resin and liquid crystal compound particles remain. As a result, a PDLC layer having a structure in which liquid crystal droplets are dispersed in the polymer matrix is formed.
- the drying of the coating layer can be performed by any appropriate method. Specific examples of the drying method include heat drying and hot air drying. When the coating liquid contains a cross-linking agent, a cross-linked structure of the polymer matrix may be formed during drying.
- the drying temperature is preferably 20°C to 150°C, more preferably 25°C to 80°C.
- the drying time is preferably 1 minute to 100 minutes, more preferably 2 minutes to 10 minutes.
- step E a second transparent conductive film is laminated over the PDLC layer.
- a PDLC film having the first transparent conductive film, the PDLC layer, and the second transparent conductive film in this order is obtained.
- the second conductive film is as described in Section A, and the second transparent conductive film is laminated on the PDLC layer so that the second transparent electrode layer side faces the PDLC layer.
- the lamination is preferably performed using a laminator at a lamination pressure of 0.006 MPa / m to 7 MPa / m, more preferably 0.06 MPa / m to 0.7 MPa / m. can be done while applying
- Thickness Measured using a digital micrometer manufactured by Anritsu, product name “KC-351C”.
- Volume average particle size and particle size distribution of liquid crystal compound particles in liquid crystal emulsion and coating liquid A measurement sample of 0.02 mL was set in the measurement holder, and after confirming that the concentration was measurable on the monitor of the apparatus, the measurement was performed.
- Example 1 (First and second transparent conductive films) An ITO layer was formed on one surface of a COP substrate (thickness: 50 ⁇ m) by a sputtering method to obtain a transparent conductive film having a structure of [transparent substrate/transparent electrode layer].
- SP membrane emulsifier
- PDLC films were produced using the above coating liquid. Specifically, the coating liquid was applied to the ITO layer surface of the first transparent conductive film using a non-wire bar (manufactured by OSG System Products, product name “OSP-25-L400”). Then, the coating layer was dried at 25° C. for 60 minutes to form a PDLC layer with a thickness of 6.2 ⁇ m to 6.5 ⁇ m. A second transparent conductive film was laminated on the PDLC layer with the ITO layer facing the PDLC layer while applying a lamination pressure of 0.4 MPa/m using a laminator. A PDLC film was thus obtained.
- Example 2 Instead of Pluronic surfactant (manufactured by Sanyo Chemical Industries, product name “Newpol PE-108", number average molecular weight: 16000), Pluronic surfactant (manufactured by Sanyo Chemical Industries, product name “Newpol PE -78”, number average molecular weight: 9400) was used in the same manner as in Example 1 to prepare a PDLC film.
- Pluronic surfactant manufactured by Sanyo Chemical Industries, product name “Newpol PE-108", number average molecular weight: 16000
- Pluronic surfactant manufactured by Sanyo Chemical Industries, product name “Newpol PE -78”, number average molecular weight: 9400
- FIG. 3 shows the particle size distribution of the liquid crystal compound particles in the coating liquid immediately after preparation (within 60 minutes), 24 hours, 48 hours and 72 hours after preparation in the above examples and comparative examples.
- the rate of change in the volume average particle size of the liquid crystal compound particles defined by the above formula (1) was 0.3% and 30%, respectively. .0% and 70.4%.
- the PDLC films of the examples prepared using surfactants with a large number average molecular weight exhibited stable optical properties regardless of the time from preparation of the coating solution to preparation of the PDLC film.
- the optical properties change as the time from preparation of the coating solution to production of the PDLC film increases (specifically has reduced haze in the scattering state). This is presumably because, as shown in FIG. 3, the particle size of the liquid crystal compound particles is highly stable over time in a coating liquid prepared using a surfactant having a large number average molecular weight.
- the PDLC film of the present invention is suitably used for various purposes such as advertisements, displays such as information boards, and smart windows.
- first transparent conductive film 10
- PDLC layer 22
- polymer matrix 24
- liquid crystal droplets 30
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Abstract
本発明は、光学特性の均一性に優れたPDLCフィルムおよびその製造方法を提供する。本発明の高分子分散型液晶フィルムは、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、をこの順に含み、該高分子分散型液晶層が、数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤を含む。
Description
本発明は、高分子分散型液晶フィルム、高分子分散型液晶フィルムの製造方法および高分子分散型液晶形成用組成物に関する。
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、電圧の印加量に応じて、PDLC層における透過光の散乱度合いを変化させることができ、例えば、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(特許文献1)。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。
上記PDLCフィルムは、PDLC層の厚み、高分子マトリクスおよび液晶化合物の屈折率または配合比、液晶液滴の粒子径等によって、ヘイズ等の光学特性が変化し得る。よって、所望の光学特性を有するPDLCフィルムを得るためには、これらの因子を厳密に制御することが望まれる。
従来のPDLCフィルムの製造においては、同条件で製造した場合であっても、得られるPDLCフィルムの光学特性にバラツキが生じる場合があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、光学特性の均一性に優れたPDLCフィルムおよびその製造方法を提供することにある。
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、をこの順に含み、該高分子分散型液晶層が、数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤を含む、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層における上記高分子界面活性剤の含有量が、上記液晶化合物100重量部に対して0.2重量部~4.2重量部である。
1つの実施形態において、上記高分子界面活性剤が、非イオン性高分子界面活性剤である。
本発明の別の局面によれば、液晶化合物と数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤と分散媒とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む液晶エマルションを調製すること、該液晶エマルションと高分子マトリクス形成用樹脂とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む塗工液を調製すること、第1の透明導電性フィルムに、該塗工液を塗工して、塗布層を得ること、該塗布層を乾燥させて、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した該液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層を得ること、および、該高分子分散型液晶層の上に第2の透明導電性フィルムを積層すること、を含む、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、上記塗工液における上記高分子界面活性剤の含有量が、上記液晶化合物100重量部に対して0.2重量部~4.2重量部である。
1つの実施形態において、上記高分子界面活性剤が、非イオン性高分子界面活性剤である。
本発明の別の局面によれば、液晶化合物と数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤と高分子マトリクス形成用樹脂と分散媒とを含み、該液晶化合物の粒子が該分散媒中に分散している。
1つの実施形態において、上記高分子界面活性剤の含有量が、上記液晶化合物100重量部に対して0.2重量部~4.2重量部である。
1つの実施形態において、上記高分子界面活性剤が、非イオン性高分子界面活性剤である。
1つの実施形態において、上記液晶化合物の粒子の平均粒子径が、2.5μm~3.5μmである。
1つの実施形態において、下記式で規定される上記液晶化合物の粒子の平均粒子径の変化率が、30%以下である。
液晶化合物の粒子の平均粒子径の変化率(%)=(調製から72時間後の液晶化合物の粒子の平均粒子径)-調製直後の液晶化合物の粒子の平均粒子径)/調製直後の液晶化合物の粒子の平均粒子径×100
1つの実施形態において、上記高分子分散型液晶層における上記高分子界面活性剤の含有量が、上記液晶化合物100重量部に対して0.2重量部~4.2重量部である。
1つの実施形態において、上記高分子界面活性剤が、非イオン性高分子界面活性剤である。
本発明の別の局面によれば、液晶化合物と数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤と分散媒とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む液晶エマルションを調製すること、該液晶エマルションと高分子マトリクス形成用樹脂とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む塗工液を調製すること、第1の透明導電性フィルムに、該塗工液を塗工して、塗布層を得ること、該塗布層を乾燥させて、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した該液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層を得ること、および、該高分子分散型液晶層の上に第2の透明導電性フィルムを積層すること、を含む、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、上記塗工液における上記高分子界面活性剤の含有量が、上記液晶化合物100重量部に対して0.2重量部~4.2重量部である。
1つの実施形態において、上記高分子界面活性剤が、非イオン性高分子界面活性剤である。
本発明の別の局面によれば、液晶化合物と数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤と高分子マトリクス形成用樹脂と分散媒とを含み、該液晶化合物の粒子が該分散媒中に分散している。
1つの実施形態において、上記高分子界面活性剤の含有量が、上記液晶化合物100重量部に対して0.2重量部~4.2重量部である。
1つの実施形態において、上記高分子界面活性剤が、非イオン性高分子界面活性剤である。
1つの実施形態において、上記液晶化合物の粒子の平均粒子径が、2.5μm~3.5μmである。
1つの実施形態において、下記式で規定される上記液晶化合物の粒子の平均粒子径の変化率が、30%以下である。
液晶化合物の粒子の平均粒子径の変化率(%)=(調製から72時間後の液晶化合物の粒子の平均粒子径)-調製直後の液晶化合物の粒子の平均粒子径)/調製直後の液晶化合物の粒子の平均粒子径×100
本発明の実施形態によれば、液晶化合物と高分子界面活性剤と高分子マトリクス形成用樹脂と分散媒とを含み、該液晶化合物の粒子が該分散媒中に分散している、PDLC形成用組成物を用いてPDLCフィルムを製造することにより、光学特性の均一性に優れたPDLCフィルムが得られ得る。当該効果が奏される理由は、本発明を何ら制限するものではないが、以下のように推測され得る。すなわち、従来のPDLCフィルムの製造においては、PDLC形成用組成物中における液晶化合物粒子の粒子径が経時的に変化し、これが、得られるPDLCフィルムの光学特性のバラツキの一因になる。これに対し、PDLC形成用組成物中に高分子界面活性剤を配合することによって、液晶化合物粒子の粒子径の変化を抑制することができ、結果として、光学特性の均一性に優れたPDLCフィルムが得られると推測される。
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
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、をこの順に含み、該高分子分散型液晶層が、数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤を含む、高分子分散型液晶フィルムが提供される。
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、をこの順に含み、該高分子分散型液晶層が、数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤を含む、高分子分散型液晶フィルムが提供される。
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。図示しないが、第1の透明導電性フィルム10および第2の透明導電性フィルム30のPDLC層20と接する面には、必要に応じて、配向膜が設けられてもよい。
上記の通り、PDLCフィルムの透過光の散乱度合い(結果として、ヘイズ)は、印加される電圧に応じて変化する。1つの実施形態において、上記PDLCフィルムは、電圧印加時に透明状態であり、電圧無印加時よりも低いヘイズを有する(ノーマルモード)。別の実施形態において、PDLCフィルムは、電圧印加時に散乱状態であり、電圧無印加時よりも高いヘイズを有する(リバースモード)。
ノーマルモードのPDLCフィルムによれば、電圧無印加時において、PDLC層中の液晶化合物が配向していないために散乱状態となり、電圧の印加によって液晶化合物が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が揃う結果、透明状態となることができる。
リバースモードのPDLCフィルムによれば、透明導電性フィルム表面に設けられた配向膜によって電圧無印加時にPDLC層中の液晶化合物が配向して透明状態となり、電圧の印加によって液晶化合物の配向が乱れて散乱状態となることができる。
透明状態におけるPDLCフィルムのヘイズは、好ましくは50%以下、より好ましくは35%以下であり得る。また、散乱状態におけるPDLCフィルムのヘイズは、好ましくは60.0%~99.9%、より好ましくは65.0%~99.8%、さらに好ましくは70.0%~99.7%であり得る。
透明状態におけるPDLCフィルムの全光線透過率は、好ましくは40%~99%、より好ましくは50%~95%であり得る。また、散乱状態におけるPDLCフィルムの全光線透過率は、好ましくは5%~65%、より好ましくは10%~60%であり得る。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、「電圧印加時におけるヘイズ」とは、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5V以上、10V以上または20V以上の電圧が印加されたときのヘイズであり得る。
PDLCフィルムの全体厚みは、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10は、代表的には、第1の透明基材12とその一方の側(PDLC層20側)に設けられた第1の透明電極層14とを有する。第1の透明導電性フィルム10は、必要に応じて、第1の透明基材12の片側または両側にハードコート層を有していてもよく、また、第1の透明基材12と第1の透明電極層14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10は、代表的には、第1の透明基材12とその一方の側(PDLC層20側)に設けられた第1の透明電極層14とを有する。第1の透明導電性フィルム10は、必要に応じて、第1の透明基材12の片側または両側にハードコート層を有していてもよく、また、第1の透明基材12と第1の透明電極層14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値は、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40%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の透明基材は、任意の適切な材料を用いて形成され得る。代表的には、第1の透明基材は、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、ポリエステル系樹脂;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;ポリカーボネート系樹脂;セルロース系樹脂等が挙げられる。なかでも好ましくは、ポリエステル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂またはアクリル系樹脂である。これらの樹脂は、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性等に優れる。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。また、偏光板に用いられるような光学フィルム、例えば、低位相差基材、高位相差基材、位相差板、吸収型偏光フィルム、偏光選択反射フィルム等を第1の透明基材として用いることも可能である。
第1の透明基材の厚みは、好ましくは200μm以下であり、より好ましくは3μm~100μmであり、さらに好ましくは5μm~70μmである。第1の透明基材の厚みを200μm以下とすることにより、PDLC層の機能を十分に発揮させることができる。
第1の透明基材の全光線透過率は、好ましくは40%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。好ましくはITOを含む透明電極層が形成される。ITOを含む透明電極層は透明性に優れる。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得る。
第1の透明電極層の光透過率は、好ましくは85%以上であり、より好ましくは87%以上であり、さらに好ましくは90%以上である。このような範囲の光透過率を有する透明電極層を用いることにより、透明状態において高い光透過率を有するPDLCフィルムが得られ得る。当該光透過率は高いほど好ましく、その上限は、例えば、99%である。
好ましくは、第1の透明電極層は、結晶粒を含有する。結晶粒を含有することで光透過率を向上することができる。結晶粒の形成方法に限定はないが、例えば、大気下で透明電極層を加熱することで好適に結晶粒を形成することができる。透明電極層における結晶粒の面積占有率は、例えば30%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは80%以上である。当該面積占有率の上限は、例えば100%である。結晶粒の面積占有率が上記範囲であれば、光透過率を向上することができる。なお、結晶粒の面積占有率は透過型電子顕微鏡(TEM)で透明電極層の表面を観察し、結晶粒領域と非結晶領域の面積比から算出することができる。
第1の透明電極層の表面粗さRaは、例えば、0.1nm以上である。第1の透明電極層の表面粗さRaが0.1nm未満の場合、第1の透明基材との密着性が悪化するおそれがある。第1の透明電極層の表面粗さRaの上限は、好ましくは1.2nm未満であり、より好ましくは1.0nm以下であり、さらに好ましくは1.0nm未満であり、特に好ましくは0.8nm以下である。第1の透明電極層の表面粗さRaが大きすぎる場合、好適に結晶粒を形成することが難しくなるおそれがある。なお、本明細書における表面粗さRaとは、AFM(Atomic Force Microscope:原子間力顕微鏡)により測定される、算術平均粗さRaを意味する。
第1の透明電極層の厚みは、例えば、10nm以上であり、好ましくは15nm以上である。透明電極層の厚みが10nm未満の場合、結晶粒の面積占有率が低下するおそれがある。第1の透明電極層の厚みの上限は、例えば、50nm以下であり、好ましくは35nm以下であり、より好ましくは30nm未満であり、さらに好ましくは27nm以下である。透明電極層の厚みが50nmを超える場合、透過率が悪化するおそれがあり、また、透明電極層の表面粗さが大きくなるおそれがある。
第1の透明電極層は、例えば、スパッタリングよって、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することができる。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。
屈折率調整層およびハードコート層については、当該技術分野において周知の構成が採用され得るので、その詳細な構成については記載を省略する。
A-2.高分子分散型液晶層
PDLC層20は、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。高分子分散型液晶層は、数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤をさらに含む。
PDLC層20は、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。高分子分散型液晶層は、数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤をさらに含む。
液晶液滴の平均粒子径は、例えば0.3μm~9μm、好ましくは0.4μm~8μmであり得る。液晶液滴の平均粒子径が小さすぎると、光の波長よりも液晶液滴サイズが小さいために、光が散乱することなく液晶液滴を透過してしまい、結果として、十分なヘイズを得られないという問題が生じ得る。また、該平均粒子径が大きすぎると、光の波長よりも液晶液滴サイズが大きすぎるために、十分なヘイズを得られないという問題が生じ得る。なお、上記PDLC層中における液晶液滴の平均粒子径は、PDLCフィルムの主面に対して垂直な方向から見た場合の液晶液滴の体積平均粒子径である。
液晶液滴の粒子径は、比較的狭い粒度分布を有することが好ましい。液晶液滴の粒子径の変動係数(CV値)は、例えば0.4未満であり得、好ましくは0.35以下、より好ましくは0.3以下であり得る。
なお、PDLC層における液晶液滴の平均粒子径および粒子径のCV値は、例えば以下のようにして測定することができる。すなわち、PDLCフィルムの第2の透明導電性フィルムを剥がし、PDLC層を露出させた後に、露出したPDLC層の表面を、透過型光学顕微鏡にて、対物レンズ100倍、100μm角の視野にて、焦点を徐々に変えながら各々の液晶液滴に関して焦点が最もあうピント位置にて粒子径を0.1μm単位で計測し、体積基準で統計処理を行うことで、体積平均粒子径を求め、以下で計算される体積変動係数(CV値)を算出することができる。
CV値=体積基準の粒子分布の標準偏差/体積平均粒径
CV値=体積基準の粒子分布の標準偏差/体積平均粒径
高分子マトリクスは、任意の適切な樹脂で構成され得る。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。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。
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。透明状態において優れた透明性を実現できることから、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。
高分子界面活性剤としては、9000以上の数平均分子量を有する任意の適切な界面活性剤が用いられ得る。高分子界面活性剤の数平均分子量は、好ましくは10000~500000、より好ましくは10000~100000である。当該範囲の数平均分子量を有する界面活性剤を用いることにより、所望の光学特性を有するPDLCフィルムを安定的に製造することができる。なお、数平均分子量は、GPC分析によってスチレン換算で求められる値である。
高分子界面活性剤のHLB値は、例えば12以上、好ましくは13以上、より好ましくは14以上であり得る。当該HLB値は、例えば17以下、また例えば16以下であり得る。
高分子界面活性剤の具体例としては、ポリオキシアルキレン共重合体(2種以上のオキシアルキレンの共重合体)、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ(メタ)アクリルアミド、高級アルコール等の非イオン性高分子界面活性剤、ポリ(メタ)アクリル酸およびその共重合物(例えば、スチレン-(メタ)アクリル酸共重合物、ビニルナフタレン-(メタ)アクリル酸共重合物)、ポリマレイン酸およびその共重合物(例えば、スチレン-マレイン酸共重合物、ビニルナフタレン-マレイン酸共重合物)、ポリリン酸等の陰イオン性高分子界面活性剤;(ポリ)メタクリル酸ジメチルアミノエチル、(ポリ)メタクリル酸ジエチルアミノエチル、(ポリ)メタクリル酸ジメチルアミノプロピル等の陽イオン性高分子界面活性剤が挙げられる。高分子界面活性剤は、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。
高分子界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤が好ましく、ポリオキシアルキレン共重合体がより好ましい。ポリオキシアルキレン共重合体の具体例としては、ポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンとのブロック共重合体が挙げられ、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンのトリブロック構造を有する共重合体(いわゆる、プルロニック(登録商標)系界面活性剤)が好ましく例示できる。プルロニック系界面活性剤の市販品としては、三洋化成社製のニューポールシリーズ(PE-68、78、108、128等)が挙げられる。
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、上記高分子界面活性剤以外の界面活性剤、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、液晶化合物100重量部に対して、例えば50重量部~230重量部、好ましくは60重量部~200重量部、より好ましくは80重量部~120重量部である。
PDLC層における高分子界面活性剤の含有量は、液晶化合物100重量部に対して、例えば0.2重量部~4.2重量部、好ましくは0.5重量部~3.0重量部、より好ましくは0.8重量部~2.1重量部である。
PDLC層における高分子マトリクスと液晶化合物と高分子界面活性剤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。
A-3.第2の透明導電性フィルム
第2の透明導電性フィルム30は、代表的には、第2の透明基材32とその一方の側(PDLC層20側)に設けられた第2の透明電極層34とを有する。第2の透明導電性フィルム30は、必要に応じて、第2の透明基材32の片側または両側にハードコート層を有していてもよく、また、第2の透明基材32と第2の透明電極層34との間に屈折率調整層を有していてもよい。
第2の透明導電性フィルム30は、代表的には、第2の透明基材32とその一方の側(PDLC層20側)に設けられた第2の透明電極層34とを有する。第2の透明導電性フィルム30は、必要に応じて、第2の透明基材32の片側または両側にハードコート層を有していてもよく、また、第2の透明基材32と第2の透明電極層34との間に屈折率調整層を有していてもよい。
第2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2の透明導電性フィルムのヘイズ値は、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2の透明導電性フィルムの全光線透過率は、好ましくは40%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2の透明基材および第2の透明電極層については、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それぞれ適用することができる。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。
B.高分子分散型液晶フィルムの製造方法
本発明の別の局面によれば、
液晶化合物と数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤と分散媒とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む液晶エマルションを調製すること(工程A)、
該液晶エマルションと高分子マトリクス形成用樹脂とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む塗工液を調製すること(工程B)、
第1の透明導電性フィルムに、該塗工液を塗工して、塗布層を得ること(工程C)、
該塗布層を乾燥させて、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した該液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層を得ること(工程D)、および、
該高分子分散型液晶層の上に第2の透明導電性フィルムを積層すること(工程E)、
を含む、高分子分散型液晶フィルムの製造方法が提供される。
本発明の別の局面によれば、
液晶化合物と数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤と分散媒とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む液晶エマルションを調製すること(工程A)、
該液晶エマルションと高分子マトリクス形成用樹脂とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む塗工液を調製すること(工程B)、
第1の透明導電性フィルムに、該塗工液を塗工して、塗布層を得ること(工程C)、
該塗布層を乾燥させて、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した該液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層を得ること(工程D)、および、
該高分子分散型液晶層の上に第2の透明導電性フィルムを積層すること(工程E)、
を含む、高分子分散型液晶フィルムの製造方法が提供される。
B-1.工程A
工程Aにおいては、液晶化合物と数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤と分散媒とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む液晶エマルションを調製する。
工程Aにおいては、液晶化合物と数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤と分散媒とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む液晶エマルションを調製する。
分散媒としては、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界面活性剤については、A項に記載した通りである。
液晶エマルション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40重量%~60重量%である。
液晶エマルションにおける高分子界面活性剤の含有量は、液晶化合物100重量部に対して、例えば0.2重量部~4.2重量部、好ましくは0.5重量部~3.0重量部、より好ましくは0.8重量部~2.1重量部である。
液晶エマルションにおける液晶化合物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、液晶化合物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。1つの実施形態において、液晶エマルションにおける液晶化合物粒子の平均粒子径は、例えば2.0μm~5.0μm、また例えば2.0μm~4.0μm、また例えば2.5μm~3.5μmであり得る。PDLC層における液晶液滴の粒子径は、通常、液晶エマルションにおける液晶化合物粒子の粒子径によって決定され得る。よって、液晶エマルションにおける液晶化合物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上記所望の範囲とすることができる。また、本発明の実施形態によれば、嵩高い高分子界面活性剤が液晶化合物粒子の表面を取り囲むように存在することにより、液晶エマルション中または後述の塗工液中において液晶化合物粒子同士が接触および合体することを防止し、液晶化合物粒子の粒子径の経時安定性を向上し得る。なお、上記液晶化合物粒子の平均粒子径は、体積平均粒子径である。
液晶化合物粒子の粒子径は、比較的狭い粒度分布を有することが好ましい。液晶化合物粒子の粒子径の変動係数(CV値)は、例えば0.4未満であり得、好ましくは0.35以下、より好ましくは0.3以下であり得る。
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。好ましくは、液晶エマルションは膜乳化法で調製される。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。
B-2.工程B
工程Bにおいては、工程Aで得られた液晶エマルションと高分子マトリクス形成用樹脂とを混合して、液晶化合物の粒子を含む塗工液を調製する。塗工液は、必要に応じて、任意の他の成分を含み得る。任意成分としては、高分子界面活性剤以外の界面活性剤、レベリング剤、架橋剤、分散安定剤等が挙げられる。これらの任意成分は、目的に応じて、工程Aの液晶エマルションの調製の際に添加されてもよい。
工程Bにおいては、工程Aで得られた液晶エマルションと高分子マトリクス形成用樹脂とを混合して、液晶化合物の粒子を含む塗工液を調製する。塗工液は、必要に応じて、任意の他の成分を含み得る。任意成分としては、高分子界面活性剤以外の界面活性剤、レベリング剤、架橋剤、分散安定剤等が挙げられる。これらの任意成分は、目的に応じて、工程Aの液晶エマルションの調製の際に添加されてもよい。
高分子マトリクス形成用樹脂については、A項に記載の通りである。高分子マトリクス樹脂は、例えば、高分子マトリクス形成用樹脂粒子が分散媒中に分散した樹脂分散体として、あるいは、高分子マトリクス形成用樹脂が溶媒中に溶解した樹脂溶液として、液晶エマルションと混合される。このとき、樹脂分散体の分散媒または樹脂溶液の溶媒としては、液晶エマルションの調製において用いられる分散媒と同様の物が用いられ得る。
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。
塗工液における液晶化合物粒子の粒子径は、液晶エマルションにおける粒子径と実質的に同一である。よって、塗工液における液晶化合物粒子の平均粒子径(体積平均粒子径)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、液晶化合物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。1つの実施形態において、塗工液における液晶化合物粒子の平均粒子径は、例えば2.0μm~5.0μm、また例えば2.0μm~4.0μm、また例えば2.5μm~3.5μmであり得る。
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量は、液晶化合物100重量部に対して、例えば50重量部~230重量部、好ましくは60重量部~200重量部、より好ましくは80重量部~120重量部である。
塗工液の固形分における高分子界面活性剤の含有量は、液晶化合物100重量部に対して、例えば0.2重量部~4.2重量部、好ましくは0.5重量部~3.0重量部、より好ましくは0.8重量部~2.1重量部である。高分子界面活性剤以外の界面活性剤としては、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。高分子界面活性剤以外の界面活性剤の含有割合は、塗工液100重量部に対して、好ましくは0.2重量部~4.2重量部であり、より好ましくは0.8重量部~2.1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、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、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。
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。
工程Bで調製される塗工液は、高分子分散型液晶形成用組成物である。該高分子分散型液晶形成用組成物は、液晶化合物と数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤と高分子マトリクス形成用樹脂と分散媒とを含み、該液晶化合物の粒子が該分散媒中に分散している。
1つの実施形態において、下記式(1)で規定される塗工液中の液晶化合物粒子の平均粒子径の変化率は、好ましくは30%以下、より好ましくは10%以下である。なお、式(1)における「調製直後の液晶化合物粒子の平均粒子径」は、調製から60分以内の任意のタイミングで測定された塗工液における液晶化合物粒子の平均粒子径であり得る。
液晶化合物粒子の平均粒子径の変化率(%)=(調製から72時間後の液晶化合物粒子の平均粒子径)-調製直後の液晶化合物粒子の平均粒子径)/調製直後の液晶化合物粒子の平均粒子径×100 (1)
液晶化合物粒子の平均粒子径の変化率(%)=(調製から72時間後の液晶化合物粒子の平均粒子径)-調製直後の液晶化合物粒子の平均粒子径)/調製直後の液晶化合物粒子の平均粒子径×100 (1)
B-3.工程C
工程Cにおいては、第1の透明導電性フィルムに、B項で調製した塗工液を塗布して、塗布層を得る。
工程Cにおいては、第1の透明導電性フィルムに、B項で調製した塗工液を塗布して、塗布層を得る。
塗工液は、代表的には、第1の透明導電性フィルムの透明電極層側表面に塗布される。第1の透明導電性フィルムについては、A項に記載した通りである。
塗布時における塗工液の粘度は、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、分散媒を乾燥させる際に分散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、塗工液のビードが安定しないおそれがある。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。
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、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5μm~100μmであり、より好ましくは7.5μm~90μmであり、さらに好ましくは10μm~75μmである。このような範囲であれば、厚みの均一性に優れるPDLC層を得ることができる。
B-4.工程D
工程Dにおいては、塗布層を乾燥させて、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PDLC層を得る。乾燥により塗布層から分散媒が除去されて高分子マトリクス形成用樹脂と液晶化合物粒子が残存する結果、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Dにおいては、塗布層を乾燥させて、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PDLC層を得る。乾燥により塗布層から分散媒が除去されて高分子マトリクス形成用樹脂と液晶化合物粒子が残存する結果、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、加熱乾燥、熱風乾燥等が挙げられる。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。
B-5.工程E
工程Eにおいては、PDLC層の上に第2の透明導電性フィルムを積層する。これにより、第1の透明導電性フィルムと、PDLC層と、第2の透明導電性フィルムとをこの順に有するPDLCフィルムが得られる。
工程Eにおいては、PDLC層の上に第2の透明導電性フィルムを積層する。これにより、第1の透明導電性フィルムと、PDLC層と、第2の透明導電性フィルムとをこの順に有するPDLCフィルムが得られる。
第2の導電性フィルムについては、A項に記載した通りであり、PDLC層上への第2の透明導電性フィルムの積層は、第2の透明電極層側がPDLC層と対向するように行われる。当該積層は、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。
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)液晶エマルションおよび塗工液中の液晶化合物粒子の体積平均粒子径および粒子径分布
動的光散乱式粒子径分布測定装置(Microtrac社製、装置名「MT3300」)を用いて、装置の測定ホルダに測定試料を0.02mL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。
(3)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。
(4)数平均分子量
実施例1および実施例2で用いたプルロニック系界面活性剤に関しては、製造会社によって提示された数平均分子量を採用した。比較例1で用いた非イオン性界面活性剤に関しては、以下の方法でGPC測定を行い、標準ポリスチレンを用いた検量線によってポリスチレン換算して数平均分子量を決定した。
・装置:Agilent Technology社製「Agilent 1200」
・検出器:示差屈折計
・カラム:東ソー社製 TSKgel SuperAWM-H+superAW4000+superAW2500
・移動相:DMF
・測定温度:40℃
・流速:0.4mL/min
・注入量:40μL
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)液晶エマルションおよび塗工液中の液晶化合物粒子の体積平均粒子径および粒子径分布
動的光散乱式粒子径分布測定装置(Microtrac社製、装置名「MT3300」)を用いて、装置の測定ホルダに測定試料を0.02mL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。
(3)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。
(4)数平均分子量
実施例1および実施例2で用いたプルロニック系界面活性剤に関しては、製造会社によって提示された数平均分子量を採用した。比較例1で用いた非イオン性界面活性剤に関しては、以下の方法でGPC測定を行い、標準ポリスチレンを用いた検量線によってポリスチレン換算して数平均分子量を決定した。
・装置:Agilent Technology社製「Agilent 1200」
・検出器:示差屈折計
・カラム:東ソー社製 TSKgel SuperAWM-H+superAW4000+superAW2500
・移動相:DMF
・測定温度:40℃
・流速:0.4mL/min
・注入量:40μL
[実施例1]
(第1および第2の透明導電性フィルム)
COP基材(厚み:50μm)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を得た。
(第1および第2の透明導電性フィルム)
COP基材(厚み:50μm)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を得た。
(液晶エマルションの調製)
液晶化合物(JNC社製、製品名「JC-5240XX」、複屈折Δn=0.252(ne=1.766,no=1.514)、粘度=75.0mPa・s)59.7部、純水39.8部、およびプルロニック系界面活性剤(三洋化成工業社製、製品名「ニューポールPE-108」、数平均分子量:16000)0.5部を混合し、膜乳化装置(エス・ピー・ジーテクノ社製、「ポンピングコネクタPC-10N」)を使用して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化合物粒子の平均粒子径は、3.0μmであった。
液晶化合物(JNC社製、製品名「JC-5240XX」、複屈折Δn=0.252(ne=1.766,no=1.514)、粘度=75.0mPa・s)59.7部、純水39.8部、およびプルロニック系界面活性剤(三洋化成工業社製、製品名「ニューポールPE-108」、数平均分子量:16000)0.5部を混合し、膜乳化装置(エス・ピー・ジーテクノ社製、「ポンピングコネクタPC-10N」)を使用して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化合物粒子の平均粒子径は、3.0μmであった。
(塗工液の調製)
上記液晶エマルション31.9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」、固形分:40wt%)11.7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」、固形分:45wt%)31.1部、レベリング剤(DIC社製、製品名「F-444」、固形分10wt%に事前希釈)4.0部、分散安定剤(第一工業製薬社製、製品名「ピッツコールK90L」、固形分10wt%に事前希釈)3.7部および架橋剤(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、固形分50wt%に事前希釈)2.7部、純水14.9部を混合することにより、塗工液(固形分濃度:40wt%)を得た。
上記液晶エマルション31.9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」、固形分:40wt%)11.7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」、固形分:45wt%)31.1部、レベリング剤(DIC社製、製品名「F-444」、固形分10wt%に事前希釈)4.0部、分散安定剤(第一工業製薬社製、製品名「ピッツコールK90L」、固形分10wt%に事前希釈)3.7部および架橋剤(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、固形分50wt%に事前希釈)2.7部、純水14.9部を混合することにより、塗工液(固形分濃度:40wt%)を得た。
(PDLCフィルムの作製)
上記塗工液の調製直後(60分以内)、24時間後、48時間後および72時間後に上記塗工液を用いてPDLCフィルムを作製した。
具体的には、塗工液を第1の透明導電性フィルムのITO層面にノンワイヤーバー(オーエスジーシステムプロダクツ社製、製品名「OSP-25-L400」)を用いて塗布した。次いで、塗布層を25℃で60分乾燥させることにより、厚み6.2μm~6.5μmのPDLC層を形成した。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、PDLC層の上に第2の透明導電性フィルムを、ITO層がPDLC層に対向するように積層した。これにより、PDLCフィルムを得た。
上記塗工液の調製直後(60分以内)、24時間後、48時間後および72時間後に上記塗工液を用いてPDLCフィルムを作製した。
具体的には、塗工液を第1の透明導電性フィルムのITO層面にノンワイヤーバー(オーエスジーシステムプロダクツ社製、製品名「OSP-25-L400」)を用いて塗布した。次いで、塗布層を25℃で60分乾燥させることにより、厚み6.2μm~6.5μmのPDLC層を形成した。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、PDLC層の上に第2の透明導電性フィルムを、ITO層がPDLC層に対向するように積層した。これにより、PDLCフィルムを得た。
[実施例2]
プルロニック系界面活性剤(三洋化成工業社製、製品名「ニューポールPE-108」、数平均分子量:16000)の代わりに、プルロニック系界面活性剤(三洋化成工業社製、製品名「ニューポールPE-78」、数平均分子量:9400)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてPDLCフィルムを作製した。
プルロニック系界面活性剤(三洋化成工業社製、製品名「ニューポールPE-108」、数平均分子量:16000)の代わりに、プルロニック系界面活性剤(三洋化成工業社製、製品名「ニューポールPE-78」、数平均分子量:9400)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてPDLCフィルムを作製した。
[比較例1]
プルロニック系界面活性剤(三洋化成工業社製、製品名「ニューポールPE-108」、数平均分子量:16000)の代わりに、非イオン性界面活性剤(第一工業製薬社製、製品名「ノイゲンET-159」、数平均分子量:871)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてPDLCフィルムを作製した。
プルロニック系界面活性剤(三洋化成工業社製、製品名「ニューポールPE-108」、数平均分子量:16000)の代わりに、非イオン性界面活性剤(第一工業製薬社製、製品名「ノイゲンET-159」、数平均分子量:871)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてPDLCフィルムを作製した。
<PDLCフィルムの光学特性評価>
上記実施例および比較例において、調製直後(60分以内)、24時間後、48時間後および72時間後における塗工液を用いて作製したPDLCフィルムに対して、0V~50Vの交流電圧を印加した時のヘイズを測定した。結果を図2A~2Cに示す。図中、(b)は、(a)の印加電圧が0V~15Vの領域を拡大した図である。
上記実施例および比較例において、調製直後(60分以内)、24時間後、48時間後および72時間後における塗工液を用いて作製したPDLCフィルムに対して、0V~50Vの交流電圧を印加した時のヘイズを測定した。結果を図2A~2Cに示す。図中、(b)は、(a)の印加電圧が0V~15Vの領域を拡大した図である。
<塗工液中の液晶化合物粒子の粒子径評価>
上記実施例および比較例における調製直後(60分以内)、24時間後、48時間後および72時間後における塗工液中の液晶化合物粒子の粒子径分布を図3に示す。なお、実施例1、実施例2および比較例1で調製した塗工液に関して、上記式(1)で規定される液晶化合物粒子の体積平均粒子径の変化率はそれぞれ、0.3%、30.0%および70.4%であった。
上記実施例および比較例における調製直後(60分以内)、24時間後、48時間後および72時間後における塗工液中の液晶化合物粒子の粒子径分布を図3に示す。なお、実施例1、実施例2および比較例1で調製した塗工液に関して、上記式(1)で規定される液晶化合物粒子の体積平均粒子径の変化率はそれぞれ、0.3%、30.0%および70.4%であった。
図2A~2Cに示される通り、数平均分子量が大きい界面活性剤を用いて作製した実施例のPDLCフィルムは、塗工液の調製からPDLCフィルムの作製までの時間に関わらず光学特性の安定性に優れる。一方、数平均分子量が小さい界面活性剤を用いて作製した比較例のPDLCフィルムは、塗工液の調製からPDLCフィルムの作製までの時間が長くなるにつれて光学特性が変化している(具体的には、散乱状態におけるヘイズが低下している)。これは、図3に示される通り、数平均分子量が大きい界面活性剤を用いて作製した塗工液においては、液晶化合物粒子の粒子径の経時安定性が高いためと推測される。
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 (11)
- 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、をこの順に含み、
該高分子分散型液晶層が、数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤を含む、高分子分散型液晶フィルム。 - 前記高分子分散型液晶層における前記高分子界面活性剤の含有量が、前記液晶化合物100重量部に対して0.2重量部~4.2重量部である、請求項1に記載の高分子分散型液晶フィルム。
- 前記高分子界面活性剤が、非イオン性高分子界面活性剤である、請求項1または2に記載の高分子分散型液晶フィルム。
- 液晶化合物と数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤と分散媒とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む液晶エマルションを調製すること、
該液晶エマルションと高分子マトリクス形成用樹脂とを混合して、該液晶化合物の粒子を含む塗工液を調製すること、
第1の透明導電性フィルムに、該塗工液を塗工して、塗布層を得ること、
該塗布層を乾燥させて、高分子マトリクスと該高分子マトリクス中に分散した該液晶化合物の液滴とを含む高分子分散型液晶層を得ること、および、
該高分子分散型液晶層の上に第2の透明導電性フィルムを積層すること、
を含む、高分子分散型液晶フィルムの製造方法。 - 前記塗工液における前記高分子界面活性剤の含有量が、前記液晶化合物100重量部に対して0.2重量部~4.2重量部である、請求項4に記載の製造方法。
- 前記高分子界面活性剤が、非イオン性高分子界面活性剤である、請求項4または5に記載の製造方法。
- 液晶化合物と数平均分子量が9000以上である高分子界面活性剤と高分子マトリクス形成用樹脂と分散媒とを含み、該液晶化合物の粒子が該分散媒中に分散している、高分子分散型液晶形成用組成物。
- 前記高分子界面活性剤の含有量が、前記液晶化合物100重量部に対して0.2重量部~4.2重量部である、請求項7に記載の高分子分散型液晶形成用組成物。
- 前記高分子界面活性剤が、非イオン性高分子界面活性剤である、請求項7または8に記載の高分子分散型液晶形成用組成物。
- 前記液晶化合物の粒子の平均粒子径が、2.5μm~3.5μmである、請求項7から9のいずれかに記載の高分子分散型液晶形成用組成物。
- 下記式で規定される前記液晶化合物の粒子の平均粒子径の変化率が、30%以下である、請求項7から10のいずれかに記載の高分子分散型液晶形成用組成物。
液晶化合物の粒子の平均粒子径の変化率(%)=(調製から72時間後の液晶化合物の粒子の平均粒子径)-調製直後の液晶化合物の粒子の平均粒子径)/調製直後の液晶化合物の粒子の平均粒子径×100
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