JP2002082364A

JP2002082364A - 調光材料、調光フィルム及び調光フィルムの製造方法

Info

Publication number: JP2002082364A
Application number: JP2001126531A
Authority: JP
Inventors: Tatsushi Goto; 達士後藤; Osamu Higashida; 修東田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】全体入射光量の調節が可能で、光偏光粒子の
凝集、沈降がなく、基板間隔の変化による局部的な色相
変化もなく、基板間の密封材の破壊による調光材料の漏
洩のおそれもなく、全面に渡って一定の応答時間を示
し、紫外線に対する耐久性が優れる調光フィルムを提供
する。【解決手段】固体樹脂マトリックスと固体樹脂マトリ
ックス中に分散した光偏光懸濁液とからなる調光層を有
する調光フィルムにおいて、エチレン性不飽和結合を有
する置換基をもつ高分子とアシルフォスフィンオキシド
系光重合開始剤を含んでなり、紫外線を照射することに
より硬化するものである高分子媒体と、粒子が流動可能
な状態で分散媒中に分散した光偏光懸濁液とを含有し、
光偏光懸濁液中の分散媒が、高分子媒体及びその硬化物
と相分離しうるものである調光材料に紫外線を照射して
エチレン性不飽和結合を有する置換基をもつ高分子を硬
化させることにより、調光層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窓ガラス、各種平
面表示素子、各種液晶表示素子の代替品、光シャッタ
ー、広告及び案内表示板、眼鏡、サングラス等に好適に
用いられる調光材料、それを用いた調光フィルム及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光偏光懸濁液を含む調光硝子は、エドウ
ィン・ランド（Ｅｄｗｉｎ．Ｌａｎｄ）（米国特許
第１，９５５，９２３号明細書、米国特許第１，９６
３，４９６号明細書）により最初に発明されたもので、
その形態は、狭い間隔を有する２枚の透明導電性基板の
間に、液体状態の光偏光懸濁液を注入した構造になって
いる。エドウィン・ランドの発明によると、２枚の透明
導電性基板の間に注入されている液状の光偏光懸濁液
は、電界を印加していない状態では懸濁液中に分散され
ている光偏光粒子のブラウン運動により、入射光の大部
分が光偏光粒子により反射、散乱又は吸収され、ごく一
部分だけが透過することになる。即ち、光偏光懸濁液に
分散されている光偏光粒子の形状、性質、濃度及び照射
される光エネルギーの量により、透過、反射、散乱又は
吸収の程度が決められる。前記の構造の調光硝子を用い
た調光窓に電界を印加すると、透明導電性基板を通じて
光偏光懸濁液に電場が形成され、光偏光機能を表す粒子
が分極を起こし、電場につれて平行に配列され、粒子と
粒子の間、或は粒子を通じ、光が透過し、最終的に調光
硝子は透明になる。しかし、このような初期の調光装置
は、実用上、光偏光懸濁液内での光偏光粒子の凝集、自
重による沈降、熱による色相変化、光学密度の変化、紫
外線照射による劣化、基板の間隔維持及びその間隔内へ
の光偏光懸濁液の注入の困難等のために、実用化が難し
かった。

【０００３】ロバート・エル・サックス（Ｒｏｂｅｒ
ｔ．Ｌ．Ｓａｘｅ）の米国特許第３，７５６，７０
０号、４，２４７，１７５号、４，２７３，４２２号、
４，４０７，５６５号及び４，４２２，９６３号明細
書、又はエフ・シー・ローウェル（Ｆ．Ｃ．Ｌｏｗ
ｅｌｌ）の米国特許第３，９１２，３６５号明細書、ア
ール・アイ・トンプソン（Ｒ．Ｉ．Ｔｈｏｍｐｓｏ
ｎ）の米国特許第４，０７８，８５６号明細書には、調
光窓の初期問題点、即ち、光偏光粒子の凝集及び沈降、
光学密度の変化等を補完した調光硝子を用いた調光窓が
開示されている。これらの特許等では、針状の光偏光結
晶粒子、結晶粒子分散用懸濁剤、分散調剤及び安定剤等
からなる液体状態の光偏光懸濁液によって、光偏光粒子
と懸濁剤の密度を殆ど同様に合わせて光偏光粒子の沈降
を防止しながら、分散調剤を添加して光偏光粒子の分散
性を高めることにより粒子の凝集を防止し、初期特許の
問題点を解決している。しかし、これらの調光硝子もや
はり従来の調光硝子のように、２枚の透明導電性基板の
間隔内に液状の光偏光懸濁液を封入した構造になってい
るため、大型製品製造の場合、２枚の透明導電性基板の
間隔内への均一な懸濁液の封入が困難で、製品上下間の
水圧差による下部の膨張現象が起こったり、外部環境、
例えば、風圧によって基板の間隔が変化することによ
り、その結果、光学密度が変化して色相が不均質にな
り、又は透明導電性基板の間に液体をためるための周辺
の密封材が破壊され、光偏光材料が漏れる問題がある。
また、紫外線による劣化、透明導電性基板の周辺部と中
央部間の電圧降下により、応答時間にむらが発生する。

【０００４】一方、光偏光機能物質としてネマチック液
晶等の液晶を利用した調光硝子を用いた調光窓が、Ｊ・
ファーガソン（Ｊ．Ｆｅｒｇａｓｏｎ）の米国特許第
４，４３５，０４７号、４，５７９，４２３号、４，６
１６，９０３号明細書、ジェイ・エル・ウェスト（Ｊ．
Ｌ．Ｗｅｓｔ）の米国特許第４，６８５，７７１号
明細書に記載されている。これらの特許による調光硝子
は、微細な液晶カプセルが分散されているフィルムが２
枚の透明導電性基板の間に挿入されている形態になって
いる。これらの調光硝子を用いた調光窓に電界が印加さ
れていない場合、分散されている球形カプセル内に入っ
ているネマチック液晶がカプセルの界面に沿って配向す
るため、液晶の屈折率とこれらを囲んでいるフィルムマ
トリックスである高分子樹脂の屈折率とが一致しないの
で、入射光はカプセルの界面で複屈折する。屈折した光
は、他のカプセルの界面で続けて互いに異なる方向に屈
折、散乱するので、調光窓は半透明な乳白色状態にな
る。しかし、電界が印加されると、ネマチック液晶の棒
状分子が電場に平行に配列することにより、液晶の屈折
率とフィルムマトリックスである高分子樹脂の屈折率が
同一になり、複屈折が起こらず、光が通過する。前記の
調光窓に使用するフィルムを製造する場合は、水溶性高
分子物質が溶解されている水溶液に適当量の液晶を混合
し、機械的撹拌、或は超音波撹拌によりエマルジョン状
態（高分子水溶液内に液体がカプセル化した状態）にし
た後、透明導電性基板上に一定の厚さでコーティングし
た後、常温又は適切な温度で水分を蒸発させてフィルム
を作る方法、高分子樹脂の相変化により相分離させるこ
とによりフィルムを作る方法等がある。

【０００５】しかし、このように液晶を利用した調光硝
子の光可変効果は、副屈折による散乱を利用したもので
あるため、垂直入射光（又は平行光線）の透過率のみ調
節できるだけで、全体入射光量の調節は微弱なため、表
示素子として使用することが難しい。このような調光硝
子は、電界が印加されていない状態では乳白色の半透明
な状態を表し、電界が印加されても光散乱現象が発生
し、完全に鮮明ではない乳濁状態が残存している透明な
状態になる。そのため、既存の液晶表示素子の動作原理
として利用されている光の遮断及び透過による表示機能
が不可能である。それに加えて、液晶はフィルム化する
過程において、高分子樹脂に対しその一部が可塑剤とし
て作用し、また、通常の場合には複合系の液晶が使用さ
れるため、液晶の屈折率と高分子樹脂の屈折率とを一致
させることが難しいので、電界が印加された場合にも光
散乱現象が発生し、完全には鮮明でない乳濁状態が残存
する透明な状態になる。更に、液晶と高分子樹脂とは紫
外線に対する耐久性が弱いため、紫外線遮断フィルムを
加えたり、紫外線吸収剤を混ぜるなどの複雑な処理が必
要となる。また、ネマチック液晶の熱的特性のため、使
用温度の範囲も制限される。

【０００６】前記ロバート・エル・サックス（Ｒｏｂｅ
ｒｔ．Ｌ．Ｓａｘｅ）等の特許に開示されている光
偏光懸濁液をそのまま使用してフィルムを製造する場
合、液状の光偏光懸濁液を高分子樹脂溶液と混合し、重
合による相分離法、溶媒揮発による相分離法、又は温度
による相分離法等を利用してフィルムを製造する場合に
は、従来の光偏光懸濁液が安定剤、分散剤及び紫外線吸
収剤等の多成分の物質が複合的に混合されたものである
ので、相分離が起こる過程において、液状の光偏光懸濁
液中に入っている光偏光粒子が相分離された液滴内に陥
入されず、硬化する高分子樹脂内に残存することによ
り、電場につれ可変できなくなる問題が発生する。ま
た、一般的には光偏光粒子を合成する過程において均一
な大きさの粒子を形成して、特定の懸濁液内で光偏光粒
子の分散性を向上させるため、ニトロセルロースのよう
な高分子物質で処理するが、ニトロセルロースはフィル
ムマトリックスである高分子樹脂と親和性があるため、
相分離時にニトロセルロースにより処理した光偏光粒子
が、分離された液滴内に陥入されず、高分子樹脂内に残
存することにより、電場による可変能力が低下する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電界の有無
により光透過度が変化する調光フィルムであって、全体
入射光量の調節が可能で、光偏光粒子の凝集、沈降がな
く、安定した調光機能を発揮することができ、また、作
製の際にも基板の間隔維持等の操作を容易にすることの
できる調光フィルムとその製造方法を提供することを目
的とする。また、本発明は、この調光フィルムの製造に
好適に用いられる調光材料を提供することを目的とす
る。また、本発明は、電場による光偏光粒子の可変能力
の低下が低減し、更に、安定性、特に紫外線に対する耐
久性が優れた調光フィルムとその製造方法、それに用い
られる調光材料を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の調光材
料、調光フィルム及び調光フィルムの製造方法を提供す
るものである。（１）エチレン性不飽和結合を有する置換基をもつ高
分子とアシルフォスフィンオキシド系光重合開始剤を含
んでなり、紫外線を照射することにより硬化するもので
ある高分子媒体と、粒子が流動可能な状態で分散媒中に
分散した光偏光懸濁液とを含有し、光偏光懸濁液中の分
散媒が、高分子媒体及びその硬化物と相分離しうるもの
である調光材料。（２）光偏光懸濁液中の分散媒が、高分子媒体との非
相溶性又は部分相溶性を有するものである（１）記載の
調光材料。（３）光偏光懸濁液中の粒子が、二色性を有する結晶
である（１）又は（２）記載の調光材料。（４）光偏光懸濁液中の分散媒が、フルオロ基及び水
酸基を有するアクリル酸エステルオリゴマーである
（１）〜（３）いずれか記載の調光材料。（５）アシルフォスフィンオキシド系光重合開始剤が
下記一般式で表される化合物である（１）〜（４）いず
れか記載の調光材料。

【化２】（式中、Ｒ¹はフェニル基又は置換されたフェニル基、
Ｒ²は炭素原子数１〜５のオキシアルキル基、フェニル
基又は置換されたフェニル基、Ｒ³はフェニル基、置換
されたフェニル基、ベンゾイル基又は置換されたベンゾ
イル基を表わす。）（６）（１）〜（５）いずれか記載の調光材料を用い
て形成された調光フィルムであって、高分子媒体から形
成された固体樹脂マトリックスと、固体樹脂マトリック
ス中に分散した光偏光懸濁液とからなる調光層を有する
調光フィルム。（７）調光層が、２枚の透明導電性基板間に挟持され
てなる（６）記載の調光フィルム。（８）（１）記載の調光材料を透明導電性基板の上に
塗布し、紫外線を照射して高分子媒体を硬化させて調光
層を形成し、調光層上に透明導電性基板を密着せしめる
ことを特徴とする調光フィルムの製造方法。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の調光材料は、エチレン性
不飽和結合を有する置換基をもつ高分子（以下「ＵＶ
硬化樹脂」と表記）とアシルフォスフィンオキシド系光
重合開始剤を含んでなり、紫外線を照射することにより
硬化するものである高分子媒体と、粒子が流動可能な状
態で分散媒中に分散した光偏光懸濁液とを含有するもの
であり、光偏光懸濁液中の分散媒は、高分子媒体及びそ
の硬化物と相分離しうるものである。本発明の調光材料
を用いて、２枚の透明導電性基板間等に、高分子媒体か
ら形成された固体樹脂マトリックス中に光偏光懸濁液が
分散したフィルム状の調光層を挟持することにより、本
発明の調光フィルムが得られる。すなわち、本発明の調
光フィルムの調光層では、液状の光偏光懸濁液が、固体
状の高分子樹脂内に微細な液滴の形態で分散されてい
る。このような調光フィルムに電界を印加すると、固体
樹脂マトリックス中に分散されている光偏光懸濁液の液
滴中に浮遊分散されている電気的双極子モーメントをも
つ粒子が、電界に対し平行に配列されることにより、液
滴が透明な状態に転換され、視野角度による散乱、又は
透明性低下の殆どない状態で入射光を透過させる。この
ように調光層をフィルム化することによって、従来の技
術による調光硝子の問題点、即ち、２枚の透明導電性基
板の間への液状の懸濁液の注入の困難性、製品の上下間
の水圧差による下部の膨張現象、風圧などの外部環境に
よる基板間隔の変化による局部的な色相変化、透明導電
性基板の間の密封材の破壊による調光材料の漏洩が解決
される。また、液晶を用いないことから、紫外線露光に
よる色調変化及び可変能力の低下、大型製品特有の透明
導電性基板の周辺部と中央部間に生ずる電圧降下に伴う
応答時間差も解消される。

【００１０】高分子媒体及び分散媒（光偏光懸濁液中の
分散媒）としては、高分子媒体及びその硬化物と分散媒
とが、少なくともフィルム化したときに互いに相分離し
うるものを用いる。互いに非相溶又は部分相溶性の高分
子媒体と分散媒とを組み合わせて用いることが好まし
い。

【００１１】本発明において用いられる高分子媒体は、
（Ａ）ＵＶ硬化樹脂及び（Ｂ）アシルフォスフィンオキ
シド系光重合開始剤からなり、紫外線を照射することに
より硬化するものである。

【００１２】本発明におけるＵＶ硬化樹脂としては、例
えば、両末端シラノールポリジメチルシロキサン、両末
端シラノールポリジフェニルシロキサン−ポリジメチル
シロキサンコポリマー、両末端シラノールポリジフェニ
ルシロキサン等の両末端シラノールシロキサン化合物、
トリメチルエトキシシラン等のトリアルキルアルコキシ
シラン、（３−アクリロキシプロピル）メチルジメトキ
シシラン等のエチレン性不飽和結合含有シラン化合物な
どを、錫、チタン等の有機金属系触媒の存在下で、脱水
素縮合反応及び脱アルコール反応させて合成されるシリ
コーン樹脂等が好適に用いられる。ＵＶ硬化樹脂の形
態としては、無溶剤型が好ましく用いられる。すなわ
ち、ＵＶ硬化樹脂の合成に溶剤を用いた場合には、合
成反応後に溶剤を除去することが好ましい。これらＵＶ
硬化樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィーに
よって得られるポリスチレン換算の重量平均分子量は、
２０，０００〜１００，０００であることが好ましく、
３０，０００〜８０，０００であることがより好まし
い。（３−アクリロキシプロピル）メチルジメトキシシ
ラン等のエチレン性不飽和結合含有シラン化合物の使用
量は。原料シロキサン及びシラン化合物総量の２〜３０
重量％とすることが好ましく、５〜１８重量％とするこ
とがより好ましい。

【００１３】本発明におけるアシルフォスフィンオキシ
ド系光重合開始剤としては、前記一般式［化１］で表さ
れた化合物が好ましい。前記一般式において、Ｒ¹、Ｒ²
及びＲ³として記載される置換されたフェニル基又は置
換されたベンゾイル基としては、１又は２以上のハロゲ
ン原子、アルキル基等で置換されたものが挙げられ、中
でも炭素原子数１〜５のアルキル基で置換されたものが
好ましい。前記一般式で示されるアシルフォスフィンオ
キシド系光重合開始剤としては、例えば、ビス（２，
４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルフォスフィン
オキシド、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾ
イル）フォスフィンオキシド、２，４，６−トリメチル
ベンゾイルエトキシフェニルフォスフィンオキシド、ベ
ンゾイルメトキシ（４−メチルフェニル）フォスフィン
オキシド等を使用することができる。アシルフォスフィ
ンオキシド系光重合開始剤の使用量は、上記のＵＶ硬化
樹脂１００重量部に対して０．５〜１０重量部であるこ
とが好ましく、１〜５重量部であることがより好まし
い。

【００１４】また、上記のＵＶ硬化樹脂の他に、有機溶
剤可溶型樹脂又は熱可塑性樹脂、例えば、ゲルパーミエ
ーションクロマトグラフィーにより測定したポリスチレ
ン換算の重量平均分子量が１，０００〜１００，０００
のポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等も併用すること
ができる。

【００１５】また、高分子媒体中には、ジブチル錫ジラ
ウレート等の着色防止剤等の添加物を必要に応じて添加
してもよい。

【００１６】上記の組み合わせに用いられる、光偏光懸
濁液中の分散媒としては、光偏光懸濁液中で分散媒の役
割を果たし、また粒子に選択的に付着被覆し、高分子媒
体との相分離の際に粒子が相分離された液滴相に移動す
るように作用し、電気導電性がなく、高分子媒体とは親
和性がない液状共重合体を使用することが好ましい。例
えば、フルオロ基及び／又は水酸基を有する（メタ）ア
クリル酸エステルオリゴマーが好ましく、フルオロ基及
び水酸基を有する（メタ）アクリル酸エステルオリゴマ
ーがより好ましい。このような共重合体を使用すると、
フルオロ基、水酸基のどちらか１つのモノマー単位は光
偏光粒子に向き、残りのモノマー単位は高分子媒体中で
光偏光懸濁液が液滴として安定に維持するために働くこ
とから、光偏光懸濁液内に光偏光粒子が非常に均質に分
散され、相分離の際に光偏光粒子が相分離される液滴内
に誘導される。このようなフルオロ基及び／又は水酸基
を有するアクリル酸エステルオリゴマーとしては、メタ
クリル酸２，２，２−トリフルオロエチル／アクリル酸
ブチル／アクリル酸２−ヒドロキシエチル共重合体、ア
クリル酸３，５，５−トリメチルヘキシル／アクリル酸
２−ヒドロキシプロピル／フマール酸共重合体、アクリ
ル酸ブチル／アクリル酸２−ヒドロキシエチル共重合
体、アクリル酸２，２，３，３−テトラフルオロプロピ
ル／アクリル酸ブチル／アクリル酸２−ヒドロキシエチ
ル共重合体、アクリル酸１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフル
オロペンチル／アクリル酸ブチル／アクリル酸２−ヒド
ロキシエチル共重合体、アクリル酸１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，
２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシル／アクリル酸ブチル／
アクリル酸２−ヒドロキシエチル共重合体、メタクリル
酸２，２，２−トリフルオロエチル／アクリル酸ブチル
／アクリル酸２−ヒドロキシエチル共重合体、メタクリ
ル酸２，２，３，３−テトラフルオロプロピル／アクリ
ル酸ブチル／アクリル酸２−ヒドロキシエチル共重合
体、メタクリル酸１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペ
ンチル／アクリル酸ブチル／アクリル酸２−ヒドロキシ
エチル共重合体、メタクリル酸１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ
−ヘプタデカフルオロデシル／アクリル酸ブチル／アク
リル酸２−ヒドロキシエチル共重合体等が挙げられる。
フルオロ基及び水酸基の両方を有することがより好まし
い。これらのアクリル酸エステルオリゴマーは、ゲルパ
ーミエーションクロマトグラフィーで測定した標準ポリ
スチレン換算の重量平均分子量が１，０００〜２０，０
００であることが好ましく、２，０００〜１０，０００
であることがより好ましい。これらのアクリル酸エステ
ルオリゴマーの原料となるフルオロ基含有モノマーの使
用量は、原料であるモノマー総量の６〜１２モル％であ
ることが好ましく、より効果的には７〜８モル％であ
る。フルオロ基含有モノマーの使用量が１２モル％を超
える場合には、屈折率が大きくなり、光透過率が低下す
る傾向がある。また、これらのアクリル酸エステルオリ
ゴマーの原料となる、水酸基含有モノマーの使用量は
０．５〜２２．０モル％であることが好ましく、より効
果的には１〜８モル％である。水酸基含有モノマーの使
用量が２２．０モル％を超える場合には、屈折率が大き
くなり、光透過性が低下する傾向がある。

【００１７】本発明に使用される光偏光懸濁液は、分散
媒中に粒子が流動可能に分散したものである。粒子とし
ては、例えば、高分子媒体、又は高分子媒体中の樹脂成
分、即ち上記のＵＶ硬化樹脂と親和力がなく、また粒子
の分散性を高めることができる高分子分散剤の存在下
で、粒子の前駆体（基板形成物質）であるピラジン−
２，３−ジカルボン酸・２水和物、ピラジン−２，５−
ジカルボン酸・２水和物、ピリジン−２，５−ジカルボ
ン酸・１水和物からなる群の中から選ばれた１つの物質
と沃素及び沃化物を反応させて作ったポリ過沃化物の針
状小結晶が、好ましく用いられる。使用しうる高分子分
散剤としては、例えば、ニトロセルロース等が挙げられ
る。沃化物としては、沃化カルシウム等が挙げられる。
このようにして得られるポリ過沃化物としては、例え
ば、下記一般式ＣａＩ₂（Ｃ₆Ｈ₄Ｎ₂Ｏ₄）・ＸＨ₂Ｏ（Ｘ：１〜
２）で表されるものが挙げられる。

【００１８】また、調光硝子用光偏光懸濁液に用いる粒
子として米国特許第２，０４１，１３８号明細書（Ｅ．
Ｈ．Ｌａｎｄ）、米国特許第２，３０６，１０８号
明細書（Ｌａｎｄら）、米国特許第２，３７５，９６３
号明細書（Ｔｈｏｍａｓ）、米国特許第４，２７０，８
４１号明細書（Ｒ．Ｌ．Ｓａｘｅ）及び英国特許第
４３３，４５５号明細書に開示されている粒子も、使用
することができる。これらの特許によって公知とされた
ポリ沃化物の結晶は、ピラジンカルボン酸、ピリジンカ
ルボン酸の内の１つを選択して、沃素と反応させること
により、ポリ沃化物、ポリ塩化物又はポリ臭化物等のポ
リハロゲン化物とすることによって作製されている。こ
れらのポリハロゲン化物は、ハロゲン原子が無機質又は
有機質と反応した錯化合物で、これらの詳しい製法は、
例えば、サックスの米国特許第４，４２２，９６３号明
細書に開示されている。

【００１９】サックスが開示しているように、光偏光結
晶粒子を合成する過程において、均一な大きさの粒子を
形成させるため、及び、特定の懸濁媒体内での粒子の分
散性を向上させるため、ニトロセルロースのような高分
子物質を使用することが好ましい。このようにして得ら
れるニトロセルロースのような高分子物質で被覆された
結晶を粒子として用いる場合、従来の高分子媒体として
用いられてきた硬化性高分子は、ニトロセルロースと親
和性があるため、ニトロセルロースにより処理した粒子
は相分離の時に分離される液滴内に浮遊せず、固体樹脂
マトリックス内に残存するようになり、可変能力を失う
ことがある。本発明においては、エチレン性不飽和結合
を有する置換基をもつシリコーン樹脂をＵＶ硬化樹脂と
して高分子媒体に用いることにより、フィルム製造の際
に粒子が相分離により形成された微細な液滴内へ容易に
分散、浮遊し、その結果、優れた可変能力を得ることが
できる。

【００２０】上記の粒子の他、例えば、炭素繊維等の無
機繊維、τ型無金属フタロシアニン、金属フタロシアニ
ン等の、下記一般式で表されるフタロシアニン化合物な
どを使用することもできる。下記一般式で表されるフタ
ロシアニン化合物において、中心金属Ｍとしては、銅、
ニッケル、鉄、コバルト、クロム、チタン、ベリリウ
ム、モリブデン、タングステン、アルミニウム、クロム
等が挙げられる。

【００２１】

【化３】（式中、Ｍは中心金属又はＨ₂を表す。）本発明において、粒子の大きさ（サブミクロンアナライ
ザ（例えば、Ｎ４ＭＤ（ベックマン・コールタ社製）で
測定した光子相関分光分析法による体積平均粒径の値）
は１μｍ以下であることが好ましく、０．１〜１μｍで
あることがより好ましく、特に０．１〜０．５μｍであ
ることが好ましい。粒子の大きさが１μｍを超える場合
には、光散乱が生じたり、電界が印加された場合に光偏
光懸濁液中での配向運動が低下するなど、透明性が低下
する問題が発生することがある。

【００２２】本発明に使用される光偏光懸濁液は、粒子
１〜７０重量％及び分散媒３０〜９９重量％からなるこ
とが好ましく、粒子４〜５０重量％及び分散媒５０〜９
６重量％からなることがより好ましい。

【００２３】本発明の調光材料は、高分子媒体１００重
量部に対して、光偏光懸濁液を通常１〜１００重量部、
好ましくは６〜７０重量部、より好ましくは６〜６０重
量部含有する。

【００２４】本発明の調光フィルムは、本発明の調光材
料を用いて形成された調光フィルムであって、高分子媒
体から形成された固体樹脂マトリックスと、固体樹脂マ
トリックス中に分散した光偏光懸濁液とからなる調光層
を有する。調光層は、通常、２枚の透明導電性基板に挟
持されている。

【００２５】本発明の調光フィルムは、例えば、本発明
の調光材料を混合し、混合液をバーコーター、アプリケ
ーター、ドクターブレード、ロールコーター、ダイコー
ター、コンマコーター等の公知の塗工手段を用いて、透
明導電性基板等の基材に塗布する。なお、塗布する際
は、必要に応じて、適当な溶剤で希釈してもよい。溶剤
を用いた場合には、基材上に塗布した後に乾燥を要す
る。溶剤としては、テトラヒドロフラン、トルエン、ヘ
プタン、シクロヘキサン、エチルアセテート、エタノー
ル、メタノール、酢酸イソアミル、酢酸ヘキシル等を用
いることができる。液状の光偏光懸濁液が、固体高分子
マトリックス中に微細な液滴形態で分散されているフィ
ルムを形成するためには、本発明の調光材料をホモジナ
イザー、超音波ホモジナイザー等で混合して高分子媒体
中に光偏光懸濁液を微細に分散させる方法、高分子媒体
中のシリコーン樹脂成分の重合による相分離法、溶媒揮
発による相分離法、又は温度による相分離法等を利用す
ることができる。

【００２６】従来技術である液晶を使用した調光フィル
ムの製造における水を用いたエマルジョンによる方法を
使用すると、液晶が水分と反応して光偏光特性を失うこ
とが多く、同一の特性のフィルムを製造しにくいという
問題がある。本発明においては、液晶ではなく、粒子が
光偏光懸濁液内に分散されている液状の光偏光懸濁液を
使用するため、液晶を利用したフィルム形態の調光硝子
とは異なり、電界が印加されていない場合にも光が散乱
せず、鮮明度が優れて視野角の制限のない着色状態を表
す。そして、光偏光粒子の含量、液滴形態や膜厚を調節
したり、又は電界強度を調節することにより、光可変度
を任意に調節できる。

【００２７】例えば、調光材料を混合して、粒子を含有
する光偏光懸濁液がＵＶ硬化樹脂又はその溶液中に液滴
状態で分散した混合液とし、この混合液を透明導電性基
板の上に塗布し、紫外線を照射してＵＶ硬化樹脂を硬化
させて調光層を形成し、調光層上に透明導電性基板を密
着せしめることにより、好適に調光フィルムを製造する
ことができる。なお、本発明の調光材料中の光偏光懸濁
液の量は、ＵＶ硬化樹脂１００重量部に対して１〜１
００重量部であることが好ましく、４〜７０重量部であ
ることがより好ましく、８〜６０重量部であることが更
に好ましく、８〜５０重量部であることが更に好まし
い。また、光重合開始剤の量は、ＵＶ硬化樹脂１００
重量部に対して、０．５〜１０重量部であることが好ま
しく、１〜５重量部であることがより好ましい。まず、
液状の光偏光懸濁液を、ＵＶ硬化樹脂（又はその溶
液）及び光重合開始剤を含む高分子媒体とを、均質に混
合し、光偏光懸濁液がＵＶ硬化樹脂又はその溶液中に液
滴状態で分散した混合液とする。この混合液を透明導電
性基板上に一定な厚さで塗布し、必要に応じて溶剤を乾
燥除去した後、高圧水銀灯等を用いて紫外線を照射し、
ＵＶ硬化樹脂を硬化させる。その結果、ＵＶ硬化樹脂硬
化物からなる固体樹脂マトリックス中に、液状光偏光懸
濁液が液滴状に分散されているフィルムができ上がる。
高分子媒体と液状の光偏光懸濁液との混合比率を様々に
変えることにより、フィルムの光透過率を調節すること
ができる。このようにして形成されたフィルム状の調光
層の上に他の透明導電性基板を密着せしめることによ
り、調光フィルムが得られる。２枚の透明導電性基板の
両方の上に調光層を形成し、それを調光層同士が密着す
るようにして積層してもよい。調光層の厚みは、５〜
１，０００μｍが好ましく、２０〜１００μｍがより好
ましい。

【００２８】固体樹脂マトリックス中に分散されている
光偏光懸濁液の液滴の大きさ（光学顕微鏡で測定した液
滴の直径）は、０．５〜１００μｍが好ましく、１〜５
μｍがより好ましい。液滴の大きさは、光偏光懸濁液を
構成している各成分の濃度、光偏光懸濁液及び高分子媒
体の粘度、光偏光懸濁液中の分散媒の高分子媒体に対す
る相溶性等により決められる。

【００２９】上記の方法によれば、電場の形成により任
意に光透過率が調節できる調光フィルムが提供される。
この調光フィルムは、電場が形成されていない場合に
も、光の散乱のない鮮明な着色状態を維持し、電場が形
成されると透明な状態に転換される。この能力は、２０
万回以上の可逆的反復特性を示す。透明な状態において
の透過率増進と、着色された状態においての鮮明度の増
進は、液状光偏光懸濁液の屈折率と、ＵＶ硬化樹脂の屈
折率を一致させることにより果たす。使用電源は交流
で、１０〜１００ボルト（実効値）、３０Ｈｚ〜５００
ｋＨｚの周波数範囲で作動できる。電界に対する応答時
間は、消色時には１〜５０秒以内であり、着色時には１
〜１００秒以内である。紫外線耐久性は、近紫外線ラン
プ等を利用した紫外線照射試験の結果、３００時間が経
過した後にも安定な可変特性を示し、−５０℃〜９０℃
で長時間放置した場合にも、初期の可変特性を維持する
ことがわかった。

【００３０】本発明による調光材料を利用して調光フィ
ルムを製造するときに使用される透明導電性基板として
は、一般的に、透過率が８０％以上の透明導電膜（ＩＴ
Ｏ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃等の膜）がコーティングされて
いる表面抵抗値が３〜６００Ωの透明基板（例えば、硝
子又はポリエチレンテレフタレート等の高分子フィルム
を使用することができる。透明導電膜の厚みは、１０〜
５，０００ｎｍであることが好ましく、透明基板の厚み
は特に制限はない。例えば、硝子の場合には、１〜１５
ｍｍが好ましく、高分子フィルムの場合には１０〜２０
０μｍが好ましい。基板の間隔が狭く、異物質の混入等
により発生する段落現象を防止するために、透明導電層
の上に２００〜１，０００オングストローム程度の厚さ
の透明絶縁層が形成されている基板を使用してもよい。
また、反射型の調光窓の場合（例えば、自動車用リアビ
ューミラー等）は、反射体であるアルミニウム、金、又
は銀のような導電性金属の薄膜を電極として直接用いて
もよい。

【００３１】本発明による調光フィルムに電界が印加さ
れていないときには、光偏光懸濁液内の粒子のブラウン
運動のため、粒子の光吸収、２色性効果による鮮明な着
色状態を示す。しかし、電界が印加されると、液滴又は
液滴連結体の中の光偏光粒子が電場に平行に配列され、
固体樹脂マトリックスと屈折率の差が０．００５以下で
ある分散媒を使用した場合には透明な状態に転換し、視
野角度による散乱及び透明性の低下はない。また、フィ
ルム状態であるがため、液状の光偏光懸濁液をそのまま
使用する従来技術による調光硝子の問題点、即ち、２枚
の透明導電性基板の間への液状の懸濁液の注入の困難
性、製品の上下間の水圧差による下部の膨張現象、風圧
などの外部環境による基板感覚の変化による局部的な色
相変化、透明導電性基板の間の密封材の破壊による調光
材料の漏洩が解決される。また、紫外線露光による色調
変化及び可変能力の低下、大型製品特有の透明導電性基
板の周辺部と中央部間に生ずる電圧降下に伴う応答時間
差も解消される。また、液晶を利用した従来技術による
調光窓の場合には、液晶が紫外線に容易に劣化し、また
ネマチック液晶の熱的特性によりその使用温度の範囲も
狭い。更に、光学特性面においても、電界が印加されて
いない場合には光散乱による乳白色の半透明な状態を示
し、電界が印加される場合にも、完全には鮮明化せず、
乳濁状態が残存する問題点がある。従って、このような
調光窓では、既存の液晶表示素子で動作原理として利用
されている光の遮断及び透過による表示機能が不可能で
ある。しかし、本発明による調光フィルムを使用すれ
ば、このような問題点が解決できる。

【００３２】本発明による調光フィルムを利用した製品
は、室内外の仕切り、又は建築用の窓ガラス、電子産業
及び映像機器に使用される各種平面表示素子、各種計器
板と既存の液晶表示素子の代替品、光シャッター、各種
室内外公告及び案内標示板、自動車の窓ガラス、リアビ
ューミラー、サンルーフ等に使用でき、また、眼鏡、サ
ングラス及び保眼鏡等にも適用できる。

【００３３】本発明による調光フィルムの構造及び動作
を図面により更に詳しく説明すると、下記の通りであ
る。

【００３４】図１は、本発明の一態様の調光フィルムの
構造概略図で、フィルム状の調光層１が、透明導電性薄
膜５がコーティングされている２枚の透明基板６からな
る透明導電性基板４の間に挟まれている。スイッチ８の
切り換えにより、電源７と２枚の透明導電性薄膜５の接
続、非接続を行う。フィルム状の調光層１は、エチレン
性不飽和結合を有する置換基をもつシリコーン樹脂を紫
外線硬化させたフィルム状の固体樹脂マトリックス２
と、固体樹脂マトリックス２内に液滴３の形態で分散さ
れている液状の光偏光懸濁液からなる。

【００３５】図２は、図１に示した調光フィルムの作動
を説明するための図面で、スイッチ８が切られ、電界が
印加されていない場合を示す。この場合には、液状の光
偏光懸濁液の液滴３を構成している分散媒９の中に分散
している粒子１０のブラウン運動により、入射光１１は
粒子１０に吸収、散乱又は反射され、透過できない。し
かし、図３に示すように、スイッチ８を接続して電界を
印加すると、粒子１０が印加された電界によって形成さ
れる電場と平行に配列するため、入射光１１は配列した
粒子１０間を通過するようになる。このようにして、散
乱及び透明性の低下のない光透過機能が付与される。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例及びその比較例によっ
て本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。

【００３７】（粒子の製造例）粒子を製造するために、
攪拌機及び冷却管を装着した５００ｍｌの四つ口フラス
コに、ニトロセルロース１／４ＬＩＧ（商品名、旭化成
（株）製）１５重量％の酢酸イソアミル（試薬特級、和
光純薬工業（株）製）希釈溶液８７．５４ｇ、酢酸イソ
アミル４４．９６ｇ、脱水ＣａＩ₂（化学用、和光純薬
工業（株）製）４．５ｇ、無水エタノール（有機合成
用、和光純薬工業（株）製）２．０ｇ、精製水（精製
水、和光純薬工業（株）製）０．６ｇの溶液に、沃素
（ＪＩＳ試薬特級、和光純薬工業（株）製）４．５ｇを
溶解し、ピラジン−２，５−ジカルボン酸２水和物３ｇ
を添加した。４５℃で３時間撹拌して反応を終了させた
後、超音波分散機で２時間分散させた。このとき、混合
液の色相は、茶色から暗紺色に変化した。次に、反応溶
液から一定な大きさの光偏光粒子を取り出すために、遠
心分離機を用いて粒子を分離した。反応溶液を７５０Ｇ
の速度で１０分間遠心分離して沈殿物を取り除き、更に
７３９０Ｇで２時間遠心分離して、浮遊物を取り除き、
沈殿物粒子を回収した。この沈殿物粒子は、サブミクロ
ン粒子アナライザ（Ｎ４ＭＤ（ベックマン・コールタ社
製）で測定した粒径が０．３〜０．６μｍの二色性を有
する結晶であった。

【００３８】（光偏光懸濁液の製造例）前記の（粒子の
製造例）で得た光偏光粒子４５．５ｇを、分散媒として
のアクリル酸ブチル（和光特級、和光純薬工業（株）
製）／メタクリル酸２，２，２−トリフルオロエチル
（工業用、共栄社化学工業（株）製）／アクリル酸２−
ヒドロキシエチル（和光１級、和光純薬工業（株）製）
共重合体（モノマーモル比：１８／１．５／０．５、重
量平均分子量：２，０００、屈折率１．４５１９）５０
ｇに加え、攪拌機により３０分間混合した。次いで酢酸
イソアミルをロータリーエバポレーターを用いて１３３
Ｐａの真空で８０℃、３時間減圧除去し、粒子沈降及び
凝集現象のない安定な液状の光偏光懸濁液を製造した。
この光偏光懸濁液の光学的特性を測定した結果、交流５
０Ｖ、４００Ｈｚの条件で、７００ｎｍで、消色時の光
透過率は６０〜８５％、着色時の光透過率は０．３〜１
８％の特性であった。

【００３９】（ＵＶ硬化樹脂の製造例）ディーンスタ
ークトラップ、冷却管、攪拌機、加熱装置を備えた四つ
口フラスコに、両末端シラノールポリジメチルシロキサ
ン（試薬、チッソ（株）製）１１．７５ｇ、両末端シラ
ノールポリジメチルジフェニルシロキサン（試薬、チッ
ソ（株）製）２８ｇ、（３−アクリロキシプロピル）メ
チルジメトキシシラン（試薬、チッソ（株）製）４ｇ、
２−エチルヘキサン錫（試薬、チッソ（株）製）０．２
ｇを仕込み、ヘプタン中で１００℃で１時間リフラック
スし、反応を行った。次いで、トリメチルエトキシシラ
ン（試薬、チッソ（株）製）１０．６ｇを添加し、３０
分リフラックスし、脱アルコール反応させ、ヘプタンを
ロータリーエバポレーターを用いて１３３Ｐａの真空で
８０℃、３時間減圧除去し、重量平均分子量６０，００
０、屈折率１．４５１８の紫外線硬化型シリコーン樹脂
（エチレン性不飽和結合を有する置換基をもつシリコー
ン樹脂）を得た。

【００４０】実施例１（ＵＶ硬化樹脂の製造例）で得た紫外線硬化型シリコー
ン樹脂１０ｇ、光重合開始剤として２，４，６−トリメ
チルベンゾイルフェニルフォスフィン酸エチル（２，
４，６−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルフォス
フィンオキシド、ＬＵＣＩＲＩＮＴＰＯ−Ｌ、ＢＡＳ
Ｆ社製）０．３ｇ、着色防止剤としてのジブチル錫ジラ
ウレート０．３ｇに、前記（光偏光懸濁液の製造例）で
得た光偏光懸濁液２．５ｇを添加し、１分間機械的に混
合し、調光材料を製造した。この調光材料をＩＴＯ（イ
ンジウム錫の酸化物）の透明導電膜（厚み３００Å）が
コーティングされている表面電気抵抗値が２００〜３０
０Ωのポリエステルフィルム（テトライトＴＣＦ、尾池
工業（株）製、厚み１２５μｍ）からなる透明導電性基
板の上に塗布し、高圧水銀ランプを用いて３０００ｍＪ
／ｃｍ²の紫外線を照射し、光偏光懸濁液が球形の液滴
として紫外線硬化したシリコーン樹脂内に分散形成され
たフィルム状の調光層を製造した。このフィルムの上
に、同様にして作製したフィルム状の調光層付きの透明
導電性基板を、調光層を重ね合わせて重ね合わせ、対向
面に透明電極を配置した厚み７０μｍの調光フィルムを
製造した。調光フィルム中の光偏光懸濁液の液滴の大き
さは、光学顕微鏡で測定した液滴の直径の値で平均２μ
ｍであった。透過率は、交流電圧を印加しない場合は
５．７％であった。また、４００Ｈｚの５０Ｖの交流電
圧を印加したところ、可視光の透過率は５６．５％であ
った。透過率の比が１０と大きく、良好であった。さら
に、近紫外線ランプ（ランプ強度：０．５ｍＷ／ｃ
ｍ²、最大エネルギー波長：３６９ｎｍ）による紫外線
照射試験の結果、３００時間照射後でも透過率の比は
９．８とほとんど変わらず、フィルムの退色も認められ
なかった。

【００４１】実施例２光偏光懸濁液の添加量を２．５ｇから５ｇに変化させた
ことを除いては、実施例１と同様にして、調光フィルム
を作製した。調光フィルム中の光偏光懸濁液の液滴の大
きさは、光学顕微鏡で測定した液滴の直径の値で平均５
μｍであった。透過率は、交流電圧を印加しない場合は
４．８％であった。また、４００Ｈｚの５０Ｖの交流電
圧を印加したところ、可視光の透過率は５１．１％であ
った。透過率の比が１１と大きく、良好であった。

【００４２】実施例３実施例１で用いた光重合開始剤の代わりに、ビス（２，
４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルフォスフィン
オキシド（ＩＲＧＡＣＵＲＥ８１９、チバ・スペシャ
ルティ・ケミカルズ社製）を用いたことを除いて、実施
例１と同様に処理して調光フィルムを製造した。調光フ
ィルム中の光偏光懸濁液の液滴の大きさは、光学顕微鏡
で測定した液滴の直径の値で平均２μｍであった。透過
率は、交流電圧を印加しない場合は４．４％であった。
また、４００Ｈｚの５０Ｖの交流電圧を印加したとこ
ろ、可視光の透過率は５３．１％であった。透過率の比
が１２と大きく、良好であった。さらに、近紫外線ラン
プによる紫外線照射試験の結果、３００時間照射後でも
透過率の比は１１．７とほとんど変わらず、フィルムの
退色も認められなかった。

【００４３】実施例４光偏光懸濁液の添加量を２．５ｇから５ｇに変化させた
ことを除いては、実施例３と同様にして、調光フィルム
を作製した。調光フィルム中の光偏光懸濁液の液滴の大
きさは、光学顕微鏡で測定した液滴の直径の値で平均５
μｍであった。透過率は、交流電圧を印加しない場合は
３．９％であった。また、４００Ｈｚの５０Ｖの交流電
圧を印加したところ、可視光の透過率は４８．９％であ
った。透過率の比が１２．５と大きく、良好であった。

【００４４】比較例１実施例１で用いた光重合開始剤の代わりに２−ヒドロキ
シ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（Ｄ
ＡＲＯＣＵＲ１１７３、チバ・スペシャルティ・ケミ
カルズ社製）を用いたことを除いて、実施例１と同様に
処理して調光フィルムを製造した。調光フィルム中の光
偏光懸濁液の液滴の大きさは、光学顕微鏡で測定した液
滴の直径の値で平均２μｍであった。透過率は、交流電
圧を印加しない場合は５．６％であった。また、４００
Ｈｚの５０Ｖの交流電圧を印加したところ、可視光の透
過率は５５．７％であった。透過率の比が１０と大き
く、良好であった。しかし、近紫外線ランプによる紫外
線照射試験の結果、１００時間照射後透過率の比が３．
５に減少し、フィルムの退色が認められた。

【００４５】

【発明の効果】本発明の調光材料を用いることにより、
透明導電性基板間隔の変化がないために基板間隔の変化
による局部的な色相変化がなく、透明導電性基板の間の
密封材の破壊による調光材料の漏洩のおそれもなく、全
面に渡って一定の応答時間を示し、電場による光偏光粒
子の可変能力の低下が低減し、安定性、特に紫外線に対
する耐久性が優れた調光フィルムを製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の調光フィルムの一態様の断面構造概略
図である。

【図２】図１の調光フィルムの電界が印加されていない
場合の作動を説明するための概略図である。

【図３】図１の調光フィルムの電界が印加されている場
合の作動を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１フィルム状の調光層２固体樹脂マトリックス３液滴４透明導電性基板５導電性薄膜６透明基板７電源８スイッチ９分散媒１０粒子１１入射光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０３Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０３ＥＣ０８Ｆ 2/50 Ｃ０８Ｆ 2/50 299/00 299/00 Ｆターム(参考） 4D075 BB46Z DA04 DB31 DB48 DC02 DC24 DC38 EA10 EA21 EB22 EC37 4J011 QB25 SA84 UA01 VA02 4J027 AF05 CA03 CB10 CC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エチレン性不飽和結合を有する置換基を
もつ高分子とアシルフォスフィンオキシド系光重合開始
剤を含んでなり、紫外線を照射することにより硬化する
ものである高分子媒体と、粒子が流動可能な状態で分散
媒中に分散した光偏光懸濁液とを含有し、光偏光懸濁液
中の分散媒が、高分子媒体及びその硬化物と相分離しう
るものである調光材料。
【請求項２】光偏光懸濁液中の分散媒が、高分子媒体
との非相溶性又は部分相溶性を有するものである請求項
１記載の調光材料。
【請求項３】光偏光懸濁液中の粒子が、二色性を有す
る結晶である請求項１又は２記載の調光材料。
【請求項４】光偏光懸濁液中の分散媒が、フルオロ基
及び水酸基を有するアクリル酸エステルオリゴマーであ
る請求項１〜３いずれか記載の調光材料。
【請求項５】アシルフォスフィンオキシド系光重合開
始剤が下記一般式で表される化合物である請求項１〜４
いずれか記載の調光材料。【化１】（式中、Ｒ¹はフェニル基又は置換されたフェニル基、
Ｒ²は炭素原子数１〜５のオキシアルキル基、フェニル
基又は置換されたフェニル基、Ｒ³はフェニル基、置換
されたフェニル基、ベンゾイル基又は置換されたベンゾ
イル基を表わす。）
【請求項６】請求項１〜５いずれか記載の調光材料を
用いて形成された調光フィルムであって、高分子媒体か
ら形成された固体樹脂マトリックスと、固体樹脂マトリ
ックス中に分散した光偏光懸濁液とからなる調光層を有
する調光フィルム。
【請求項７】調光層が、２枚の透明導電性基板間に挟
持されてなる請求項６記載の調光フィルム。
【請求項８】請求項１記載の調光材料を透明導電性基
板の上に塗布し、紫外線を照射して高分子媒体を硬化さ
せて調光層を形成し、調光層上に透明導電性基板を密着
せしめることを特徴とする調光フィルムの製造方法。