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JP2022167035A - 液晶デバイス用透明基材、および、調光シート - Google Patents

液晶デバイス用透明基材、および、調光シート Download PDF

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Yusuke Takahashi
裕治 片岡
Yuji Kataoka
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Toppan Printing Co Ltd
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Abstract

【課題】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可能な液晶デバイス用透明基材、および、調光シートを提供する。【解決手段】第１基材１１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２１と、配向層２１が形成される下地層１１Ａとを含む。第１面１１Ｓ１と、第１面１１Ｓ１とは反対側の第２面１１Ｓ２とを備える。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が含む面である。第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間の静摩擦係数が１．３以下であり、第１面１１Ｓ１、または、下地層１１Ａの第２面１１Ｓ２とは反対側の面に対する鉛筆硬度試験において、Ｆ以上の硬度を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、液晶デバイス用透明基材、および、調光シートに関する。
リバース型の調光シートは、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、および、調光層と導電層との間にそれぞれ位置する配向層を備えている。リバース型の調光シートでは、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。これに対して、一対の導電層間に電圧が印加されている状態において、液晶分子は一対の導電層間に形成された電界に対して垂直に配向する。これにより、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（例えば、特許文献１を参照）。
国際公開第２０１７／１４６２１７号
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。
上記課題を解決するため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る。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面とを備える。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る。前記第１面と前記第２面との間の静摩擦係数が１．３以下であり、前記第１面、または、前記下地層の前記第２面とは反対側の面に対する鉛筆硬度試験において、Ｆ以上の硬度を有する。
上記課題を解決するための調光シートは、上記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。
上記液晶デバイス用透明基材によれば、第１面と第２面との間での静摩擦係数が１．３以下であるから、第１面が第２面と擦れた場合に、第１面が損傷することが抑えられる。また、第１面そのものあるいは下地層において配向層が形成される面が高い鉛筆硬度を有するから、第１面に対して外部から衝撃が加えられた場合にも、第１面が損傷しにくくなる。これにより、配向層の物理的な損傷を抑えることが可能である。
上記液晶デバイス用前記下地層は、ハードコート層を含み、前記下地層の前記第２面とは反対側の面に対する鉛筆硬度試験において、Ｆ以上の硬度を有してもよい。この液晶デバイス用透明基材によれば、下地層における高い鉛筆硬度がハードコート層によって実現されるから、配向層が、液晶分子の配向を規制する機能と、高い硬度との両方を有する必要がないため、厚さおよび材料などを含む配向層の構成に対する制約を減らすことが可能である。
上記液晶デバイス用透明基材において、前記下地層は、前記配向層に接する導電層を含み、前記導電層は、前記液晶デバイス用透明基材の厚さ方向において、前記ハードコート層と前記配向層との間に位置してもよい。
上記液晶デバイス用透明基材によれば、液晶デバイス用透明基材の厚さ方向において、導電層が配向層とハードコート層との間に位置するから、液晶デバイスの導電層間に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、導電層間に形成される。
上記液晶デバイス用透明基材において、前記下地層は、支持基材と、前記支持基材に積層された接着層と、前記接着層によって前記支持基材に貼り付けられた保護層と、を含み、前記保護層が、前記第２面を含んでもよい。
上記液晶デバイス用透明基材によれば、第２面を含む保護層を支持基材とは別に備えるから、支持基材が第２面を含む場合に比べて、厚さおよび材料などを含む支持基材の構成に対する制約を減らすことが可能である。
上記液晶デバイス用透明基材において、前記下地層は、支持基材と、前記支持基材に積層され、複数の微粒子を含む易滑層を備え、前記易滑層は、前記第２面を含み、前記複数の微粒子は、一部が前記第２面に露出した前記微粒子を含んでもよい。
上記液晶デバイス用透明基材によれば、第２面を含む易滑層を支持基材とは別に備えるから、支持基材が第２面を含む場合に比べて、厚さおよび材料などを含む支持基材の構成に対する制約を減らすことが可能である。
本発明は、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。
第１実施形態の調光シートの構造を模式的に示す断面図。 第１実施形態の調光シートが備える液晶デバイス用透明基材の構造を示す断面図。 第１実施形態の液晶デバイス用透明基材を保管する際の状態を示す斜視図。 第２実施形態の調光シートが備える液晶デバイス用透明基材の構造を示す断面図。
［第１実施形態］
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。
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。調光シート１０の型式は、リバース型である。
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。配向層は、垂直配向膜である。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。以下、図２を参照して、各基材１１，１２の構造をより詳しく説明する。
［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が示すように、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。配向層２１は、下地層１１Ａに接している。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と第２面１１Ｓ２との間の静摩擦係数が、１．３以下である。第１基材１１は、第１面１１Ｓ１、または、下地層１１Ａの第２面１１Ｓ２とは反対側の面に対する鉛筆硬度試験において、Ｆ以上の硬度を有している。
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。
下地層１１Ａは、ハードコート層２３を含んでいる。第１基材１１は、下地層１１Ａの第２面１１Ｓ２とは反対側の面に対する鉛筆硬度試験において、Ｆ以上の硬度を有している。第１基材１１によれば、下地層１１Ａにおける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機能と、高い硬度との両方を有する必要がない。そのため、配向層２１そのものが高い鉛筆硬度を有する場合に比べて、厚さおよび材料などを含む配向層２１の構成に対する制約を減らすことが可能である。
下地層１１Ａは、配向層２１に接する導電層２２を含んでいる。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。第１基材１１の厚さ方向において、導電層２２が配向層２１とハードコート層２３との間に位置するから、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。
下地層１１Ａは、支持基材２４、接着層２５、および、保護層２６を備えている。接着層２５は、支持基材２４に積層されている。保護層２６は、接着層２５によって支持基材２４に貼り付けられている。保護層２６が、第２面１１Ｓ２を含んでいる。第１基材１１によれば、第２面１１Ｓ２を含む保護層２６を支持基材２４とは別に備えるから、支持基材２４が第２面１１Ｓ２を含む場合に比べて、厚さおよび材料などを含む支持基材２４の構成に対する制約を減らすことが可能である。
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の表面における硬度も高くなる。
支持基材２４は、第１基材１１の厚さ方向において対向する一対の面を有する。保護層２６が含む第２面１１Ｓ２の表面粗さは、第１基材１１が有する一対の面のうち、少なくとも接着層２５に接する面の表面粗さよりも大きい。表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３「製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）－表面性状：輪郭曲線方式－用語，定義及び表面性状パラメータ」に規定される算術平均粗さＲａである。
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、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。
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。
ハードコート層２３は、例えば、有機系材料、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。
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。
接着層２５は、各種の接着剤から形成される。接着剤は、例えば、ゴム系接着剤、アクリル系接着剤、および、シリコーン系接着剤であってよい。接着層２５は、例えば、２μｍ以上１００μｍ以下の厚さを有することができる。接着層２５は、可視光に対する透過性を有する。
保護層２６は、合成樹脂から形成される。合成樹脂は、例えば、ポリエステルテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、および、ポリオレフィン（ＰＯ）などであってよい。保護層２６は、例えば、２５μｍ以上１８８μｍ以下の厚さを有することができる。保護層２６は、可視光に対する透過性を有する。
［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印加され、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。欠陥は、配向層２１の一部が欠損した部分である。
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。この場合にも、第１面１１Ｓ１に作用する摩擦力が第１面１１Ｓ１の強度を超えると、配向層２１のうち、摩擦力が作用した部分に欠陥が生じる。
この点、第１基材１１によれば、第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間での静摩擦係数が１．３以下であるから、第１面１１Ｓ１が第２面１１Ｓ２と擦れた場合に、第１面１１Ｓ１が損傷することが抑えられる。また、第１面１１Ｓ１の下層が高い鉛筆硬度を有するから、第１面１１Ｓ１に対して外部から衝撃が加えられた場合にも、第１面１１Ｓ１が損傷しにくくなる。これにより、配向層２１の物理的な損傷を抑えることが可能である。
上述したように、配向層２１は非常に薄い層であり、最大でも数百ｎｍ程度の厚さしか有しないことから、配向層２１は、配向層２１の下地層１１Ａに追従することによって、薄膜として存在するだけの強度を維持していると考えられる。この点、第１基材１１は、支持基材２４よりも強度の高いハードコート層２３を有するから、下地層１１Ａの強度が高められ、下地層１１Ａに追従する配向層２１の強度、ひいては第１面１１Ｓ１における硬度も高められると考えられる。
また、保護層２６が含む第２面１１Ｓ２の表面粗さが、支持基材２４の表面粗さよりも大きいから、第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との静摩擦係数が大きくなることが抑えられて、第１面１１Ｓ１に作用する摩擦力が大きくなることも抑えられる。
［実施例］
表１を参照して、実施例および比較例を説明する。
［実施例１‐１］
１２５μｍの厚さを有したＰＥＴフィルム（コスモシャインＡ４３００、東洋紡（株）製）（コスモシャインは登録商標）を準備した。アクリル系の塗料（ルシフラール ＮＡＢ‐０１６、日本ペイント・インダストリアルコーティングス（株）製）（ルシフラールは登録商標）を固形分が４０重量％となるようにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を用いて調整することによって、裏面コート層を形成するための塗液を得た。ＰＥＴフィルムの第２面にグラビアコーターを用いて塗液を塗布することによって塗膜を形成した。塗膜を８０℃において１分間乾燥させた後、３００ｍＪ／ｃｍ２の条件で高圧水銀灯を用いて塗膜を露光することによって、２μｍの厚さを有した裏面コート層を形成した。
導電層の下地であるハードコート層用の塗料（リオデュラス ＬＣＨ６７０１、トーヨーケム（株）製）（リオデュラスは登録商標）を固形分が５０重量％となるようにＭＥＫを用いて調整することによって、ハードコート層を形成するための塗液を得た。ＰＥＴフィルムの第１面上にグラビアコーターを用いて塗液を塗布することによって塗膜を得た。塗膜を６０℃において１分間乾燥した後、３００ｍＪ／ｃｍ２の条件で高圧水銀灯を用いて塗膜を露光することによって、２μｍの厚さを有したハードコート層を形成した。
ロールツーロールスパッタ装置に、ハードコート層が形成されたＰＥＴフィルムを設置した。次いで、スパッタ装置の処理槽内を０．４Ｐａまで排気した後、アルゴンガスと酸素ガスとを処理槽内に導入した。９０重量％の酸化インジウムと１０重量％の酸化スズとの混合焼結ターゲットに電力を供給することによって、ターゲットをスパッタした。この際に、ＰＥＴフィルムの温度を４０℃に設定した。これにより、ハードコート層上に５０ｎｍの厚さを有したＩＴＯ層を形成した。そして、ＩＴＯ層を１４０℃において９０分間加熱することにより、ＩＴＯを結晶化させた。ＩＴＯ層が形成されたＰＥＴフィルムを巻き取った。
接着層を備える保護フィルム（サニテクト ＳＡＴ‐ＴＭ４０１２５ＴＧ、（株）サンエー化研製）（サニテクトは登録商標）を準備し、ラミネーターを用いて裏面コート層に保護フィルムを貼り付けた。これにより、液晶デバイス用透明基材のうち、配向層が形成される下地層を得た。
ポリアミック酸を主成分とする配向層用の塗料（サンエバー ＳＥ‐Ｈ６８２、日産化学（株）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
下地層のＩＴＯ層上に、ロールコーターを用いて塗液を塗布することによって塗膜を形成した。塗膜を１５０℃において５分間乾燥することによって、１００ｎｍの厚さを有した配向層を形成した。これにより、液晶デバイス用透明基材を得た。そして、液晶デバイス用透明基材を巻き取った。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。その後、液晶デバイス用透明基材を調光シートの製造に用いた。
一対の液晶デバイス用透明基材を準備した。一方の液晶デバイス用透明基材の配向層上に、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に分散したビーズスペーサーを塗布した。この際に、６μｍの直径を有し、ジビニルベンゼンを主成分とするビーズスペーサーを用いた。また、第１面におけるビーズスペーサーの占有面積が１．５％となるように、ビーズスペーサーを塗布した。１００℃においてＩＰＡを乾燥させた後、ビーズスペーサーを有する下地層を巻き取った。
調光層を形成するために、まず、以下の材料を混合して混合液を調整した。
ロックタイト ３７３６（登録商標、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
次いで、混合液に、６５重量部のｎ型液晶（ＭＬＣ‐６６０８、メルク社製）を混合することによって、調光層を形成するための塗液を得た。
第１巻出装置、第２巻出装置、ダイヘッドコーターを備える塗工装置、高圧水銀灯を備える照射装置、および、１つの巻取装置を備えるロールツーロール装置を用いて調光シートを製造した。なお、３５０ｎｍ以下の波長を有した光を照射しないように照射装置を設定した。ビーズスペーサーを有した液晶デバイス用透明基材を第１巻出装置から引き出し、ビーズスペーサーを有した配向層上に、ダイヘッドコーターを用いて調光層を形成するための塗液を塗布することによって塗膜を形成した。次いで、窒素雰囲気下において、２０ｍＷ／ｃｍ２の条件で、塗液に対して３０秒間にわたり紫外線を照射した。この際に、照射装置内の温度を２５℃に設定した。これにより、塗膜を硬化させて、ポリマーネットワーク型の調光層を得た。第２巻出装置から引き出した液晶デバイス用透明基材を、液晶デバイス用透明基材の配向層が調光層に接するように調光層に貼り合わせることによって、実施例１の調光シートを得た。なお、液晶デバイス用透明基材を貼り合わせた後に、巻取装置を用いて調光シートを巻き取ることにより、ロール状の調光シートを得た。
［実施例１‐２］
実施例１‐１において、保護フィルムを別の保護フィルム（ＳＡＴ４５３８Ｔ‐ＪＳＬ、（株）サンエー化研製）に変更した以外は、実施例１‐１と同様の方法によって、実施例１‐２の調光シートを得た。
［実施例１‐３］
実施例１‐１において、ハードコート層を形成するための塗料を別の塗料（ＴＰ‐２０３Ｘコート剤、東洋インキ（株）製）に変更し、固形分が５０重量％となるようにＭＥＫを用いて調整することによって、ハードコート層を形成するための塗液を得た。ＰＥＴフィルム上にグラビアコーターを用いて塗液を塗布することによって塗膜を得た。塗膜を６０℃において１分間乾燥した後、２５０ｍＪ／ｃｍ２の条件で高圧水銀灯を用いて塗膜を露光することによって、２μｍの厚さを有したハードコート層を形成した。それ以外は、実施例１‐１と同様の方法によって、実施例１‐３の調光シートを得た。
［実施例１‐４］
実施例１‐１において、ハードコート層の厚さを５μｍに変更した以外は、実施例１‐１と同様の方法によって、実施例１‐４の調光シートを得た。
［比較例１‐１］
実施例１‐１において、保護フィルムを別の保護フィルム（ＰＴ８２０、タマポリ（株）製）に変えた以外は、実施例１‐１と同様の方法によって、比較例１‐１の調光シートを得た。
［比較例１‐２］
実施例１‐１において、ハードコート層を形成しない以外は、実施例１‐１と同様の方法によって、比較例１‐２の調光シートを得た。
［評価方法］
［静摩擦係数］
各実施例および各比較例の下地層について、調光層をする前に、ＩＴＯ膜の表面と、保護フィルムの表面との間の静摩擦係数を測定した。この際に、ポータブル摩擦計（トライボギアミューズＴＹＰＥ：９４ｉ、新東科学（株）製）（トライボギアは登録商標）を用いて、静摩擦係数を測定した。
［鉛筆硬度］
各実施例および各比較例の下地層について、調光層を形成する前に、ＩＴＯ層の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。
［欠陥の計数］
各実施例および各比較例の調光シートから、正方形状を有し、かつ、１辺の長さが１ｍである試験片を切り出した。電圧が印加されていない試験片に、照度が１０００ｌｕｘ以上である三波長光源を用いて光を照射し、試験片に対して三波長光源とは反対側から目視によって調光シートを観察した。そして、２ｍｍ以上の長さを有する白濁した箇所を欠陥と見なして、各試験片が有する欠陥を計数した。なお、白濁した箇所は、配向層の配向規制力が不足し、これによって、液晶分子が配向しないことにより生じる。そのため、白濁した箇所は、配向層に欠陥が生じている箇所であると見なすことができる。
［ヘイズ］
各実施例および各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。各端子に導線を接続したのち、導線に交流電源装置を接続した。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と、６０Ｈｚかつ４０Ｖの電圧が印加されている状態でのヘイズとを測定した。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。
［評価結果］
各下地層の静摩擦係数および鉛筆硬度、および、各調光シートの欠陥数およびヘイズは、以下の表１に示す通りであった。
Figure 2022167035000002
表１が示すように、実施例１‐１、実施例１‐３、および、実施例１‐４の下地層の静摩擦係数が０．４であり、実施例１‐２の下地層の静摩擦係数が１．３であることが認められた。これに対して、比較例１‐１の下地層の静摩擦係数が１．５であり、比較例１‐２の下地層の静摩擦係数が０．６であることが認められた。
また、実施例１‐１および実施例１‐２の下地層の鉛筆硬度がＨであり、実施例１‐３の下地層の鉛筆硬度がＦであり、実施例１‐４の下地層の鉛筆硬度が２Ｈであることが認められた。これに対して、比較例１‐１の下地層の鉛筆硬度がＨであり、比較例１‐２の下地層の鉛筆硬度が２Ｂであることが認められた。
また、実施例１‐１および実施例１‐３の調光シートの欠陥数が５箇所／ｍ２であり、実施例１‐２の調光シートの欠陥数が１０箇所／ｍ２であり、実施例１‐４の調光シートの欠陥数が７箇所／ｍ２であることが認められた。これに対して、比較例１‐１および比較例１‐２の調光シートの欠陥数は５０箇所／ｍ２以上であることが認められた。
このように、液晶デバイス用透明基材では、配向層が形成される下地層において、第１面と第２面との間における静摩擦係数が１．３以下であり、かつ、第２面とは反対側の面における鉛筆硬度がＦ以上である場合に、配向層の物理的な損傷が抑えられることが認められた。
以上説明したように、液晶デバイス用透明基材、および、調光シートの第１実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）第１基材１１によれば、第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間での静摩擦係数が１．３以下であるから、第１面１１Ｓ１が第２面１１Ｓ２と擦れた場合に、第１面１１Ｓ１が損傷することが抑えられる。また、第１面そのものあるいは第１面の下層が高い鉛筆硬度を有するから、第１面に対して外部から衝撃が加えられた場合にも、第１面が損傷しにくくなる。これにより、配向層２１の物理的な損傷を抑えることが可能である。
（２）下地層１１Ａにおける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そのものが高い鉛筆硬度を有する場合に比べて、厚さおよび材料などを含む配向層２１の構成に対する制約を減らすことが可能である。
（３）導電層２２が配向層２１とハードコート層２３との間に位置するから、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。
（４）第２面１１Ｓ２を含む保護層２６を支持基材２４とは別に備えるから、支持基材２４が第２面１１Ｓ２を含む場合に比べて、厚さおよび材料などを含む支持基材２４の構成に対する制約を減らすことが可能である。
［第２実施形態］
図４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２実施形態を説明する。第２実施形態では、液晶デバイス用透明基材が易滑層を備える点が、第１実施形態の液晶デバイス用透明基材とは異なっている。そのため以下では、第２実施形態において第１実施形態とは異なる構成を詳しく説明する一方で、第２実施形態において第１実施形態と共通する構成には第１実施形態と同一の符号を付すことによって、当該構成の詳しい説明を省略する。
［液晶デバイス用透明基材］
図４を参照して液晶デバイス用透明基材を説明する。
図４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４が示すように、第１基材１１は、第１実施形態の第１基材１１と同様に、配向層２１と下地層１１Ａとを備えている。下地層１１Ａは、第１実施形態の第１基材１１と同様に、導電層２２、ハードコート層２３、および、支持基材２４を備えている。第１基材１１は、さらに易滑層３１を備えている。易滑層３１は、複数の微粒子３１Ｐを含んでいる。易滑層３１は、第２面１１Ｓ２を含んでいる。複数の微粒子３１Ｐは、一部が第２面１１Ｓ２に露出した微粒子３１Ｐを含んでいる。言い換えれば、一部が露出した微粒子３１Ｐが、第２面１１Ｓ２には複数位置している。
第１基材１１によれば、第２面１１Ｓ２を含む易滑層３１を支持基材２４とは別に備えるから、支持基材２４が第２面１１Ｓ２を含む場合に比べて、厚さおよび材料などを含む支持基材２４の構成に対する制約を減らすことが可能である。
易滑層３１が含む第２面１１Ｓ２の算術平均粗さＲａは、例えば、５ｎｍ以上９４ｎｍ以下であってよい。算術平均粗さＲａが５ｎｍ以上であることによって、第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間での静摩擦係数を低下させることが可能である。また、算術平均粗さＲａが９４ｎｍ以下であることによって、下地層１１Ａのヘイズが高まる程度の微粒子３１Ｐを易滑層３１が含むことを抑え、これによって、第１基材１１を備える液晶デバイスにおいて透明時のヘイズが高まることが抑えられる。
易滑層３１は、例えば合成樹脂によって形成されてよい。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３１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３１の厚さは、微粒子３１Ｐが位置しない部分における厚さである。易滑層３１は、可視光に対する透過性を有する。
微粒子３１Ｐは、例えば合成樹脂によって形成されてよい。微粒子３１Ｐを一次粒子として用いる場合には、微粒子３１Ｐの直径は、易滑層３１の厚さよりも大きいことが好ましい。この場合、微粒子３１Ｐの直径は、例えば、１．５μｍ以上１５μｍ以下であってよい。また、微粒子３１Ｐを二次凝集した二次粒子として用い、これによって、微粒子３１Ｐを易滑層３１から露出させることによって静摩擦係数を低下させることも可能である。この場合には、微粒子３１Ｐの直径は易滑層３１の厚さより小さくてもよい。なお、微粒子３１Ｐをより高次の粒子として用いることも可能である。
［作用］
第２実施形態の第１基材１１によっても、第１実施形態の第１基材１１と同様に、第１基材１１がロールツーロール装置によって搬送されるとき、第１基材１１がロールツーロール装置によって巻き取られるとき、および、巻き取られた第１基材１１が運搬されるときにおいて、配向層２１に物理的な損傷が生じることが抑えられる。
［実施例］
表２を参照して、実施例および比較例を説明する。
［実施例２‐１］
実施例１‐１において、ＰＥＴフィルムに接着層によって保護フィルムを接着することに代えて、以下に記載の方法で易滑層を形成した以外は、実施例１‐１と同様の方法によって、実施例２‐１の調光シートを得た。すなわち、易滑層用の塗料（リオデュラス ＬＣＨ６７０１、トーヨーケム（株）製）（リオデュラスは登録商標）に、平均粒径が２μｍのアクリル粒子（テクポリマー ＳＳＸ‐１０２、積水化成品工業（株）製）（テクポリマーは登録商標）を０．２重量％添加した。そして、アクリル粒子を添加した塗料を固形分が４０重量％となるようにＭＥＫを用いて調整することによって、易滑層を形成するための塗液を得た。ＰＥＴフィルムの第１面にグラビアコーターを用いて塗液を塗布することによって塗膜を形成した。塗膜を８０℃において１分間乾燥させた後、３００ｍＪ／ｃｍ２の条件で高圧水銀灯を用いて塗膜を露光することによって、アクリル粒子が位置しない部分の厚さが１μｍの厚さを有した易滑層を形成した。
［実施例２‐２］
実施例２‐１において、アクリル粒子の添加量を１．５重量％に変更した以外は、実施例２‐１と同様の方法によって、実施例２‐２の調光シートを得た。
［実施例２‐３］
実施例２‐１において、アクリル粒子の添加量を３．０重量％に変更した以外は、実施例２‐１と同様の方法によって、実施例２‐３の調光シートを得た。
［実施例２‐４］
実施例２‐１において、アクリル粒子の添加量を０．１重量％に変更した以外は、実施例２‐１と同様の方法によって、実施例２‐４の調光シートを得た。
［実施例２‐５］
実施例１‐３において、ＰＥＴフィルムに接着層によって保護フィルムを接着することに代えて、実施例２‐１と同様の方法によって易滑層を形成した以外は、実施例１‐３と同様の方法によって、実施例２‐５の調光シートを得た。
［実施例２‐６］
実施例２‐１において、ハードコート層の厚さを５μｍに変更した以外は、実施例２‐１と同様の方法によって、実施例２‐６の調光シートを得た。
［実施例２‐７］
実施例２‐１において、アクリル粒子の添加量を４．０重量％に変更した以外は、実施例２‐１と同様の方法によって、実施例２‐７の調光シートを得た。
［比較例２‐１］
実施例２‐１において、易滑層にアクリル粒子を添加しなかった以外は、実施例２‐１と同様の方法によって、比較例２‐１の調光シートを得た。
［比較例２‐２］
実施例２‐１において、ハードコート層を形成しなかった以外は、実施例２‐１と同様の方法によって、比較例２‐２の調光シートを得た。
［評価方法］
［表面粗さ］
白色干渉計（ＶｅｒｔＳｃａｎ、（株）菱化システム製）を用いて、易滑層が含む第２面の算術平均粗さＲａ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１．４０８ｍｍであり、長さが１．８８５ｍｍである視野において算術平均粗さＲａを測定した。また、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準じた方法によって、算術平均粗さＲａを測定した。
なお、静摩擦係数の測定、鉛筆硬度の測定、欠陥の計数、および、ヘイズの測定は、第１実施形態の実施例と同様の方法で行った。ただし、本実施例では、調光シートのヘイズを測定した方法と同様の方法で、下地層のヘイズも測定した。
［評価結果］
各下地層の静摩擦係数および鉛筆硬度、および、各調光シートの欠陥数およびヘイズは、以下の表２に示す通りであった。
Figure 2022167035000003
表２が示すように、実施例２‐１から実施例２‐７の下地層では、静摩擦係数が０．１以上１．３以下の範囲内に含まれることが認められた。これに対して、比較例２‐１の下地層の静摩擦係数は１．５であり、比較例２‐２の下地層の静摩擦係数は０．６であることが認められた。また、実施例２‐１から実施例２‐７の下地層では、第２面の算術平均粗さＲａが５以上１２２以下の範囲内に含まれることが認められた。これに対して、比較例２‐１の下地層において、第２面の算術平均粗さＲａは３ｎｍであり、比較例２‐２の下地層において、第２面の算術平均粗さＲａは８ｎｍであることが認められた。
また、実施例２‐１から実施例２‐７の下地層では、鉛筆硬度がＦ以上２Ｈ以下の範囲内に含まれることが認められた。これに対して、比較例２‐１の下地層の鉛筆硬度はＨであり、比較例２‐２の下地層の鉛筆硬度は２Ｂであることが認められた。
また、実施例２‐１から実施例２‐７の調光シートでは、欠陥数が０箇所／ｍ２以上１０箇所／ｍ２の範囲内に含まれることが認められた。これに対して、比較例２‐１および比較例２の調光シートでは、欠陥数が５０箇所／ｍ２以上であることが認められた。
このように、液晶デバイス用透明基材では、配向層が形成される下地層において、第１面と第２面との間における静摩擦係数が１．３以下であり、かつ、下地層における第２面とは反対側の面での鉛筆硬度がＦ以上である場合に、配向層の物理的な損傷が抑えられることが認められた。また、下地層のヘイズが上昇することを抑える観点では、第２面の算術平均粗さＲａが５ｎｍ以上９４ｎｍ以下の範囲に含まれることが好ましいことが認められた。
以上説明したように、液晶デバイス用透明基材、および、調光シートの第２実施形態によれば、上述した（１）から（３）に加えて、以下に記載の効果を得ることができる。
（５）第１基材１１によれば、第２面１１Ｓ２を含む易滑層３１を支持基材２４とは別に備えるから、支持基材２４が第２面１１Ｓ２を含む場合に比べて、厚さおよび材料などを含む支持基材２４の構成に対する制約を減らすことが可能である。
［変更例］
上述した各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
［下地層］
・各実施形態の下地層１１Ａはハードコート層２３を備えているが、下地層１１Ａの第２面１１Ｓ２とは反対側の面においてＦ以上の鉛筆硬度が実現されれば、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Ｆ以上の鉛筆硬度を実現する程度に高い強度を有すればよい。
・第１実施形態の下地層１１Ａは保護層２６を備えているが、第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間の静摩擦係数が１．３以下であることが実現されれば、下地層１１Ａは保護層２６を備えなくてもよい。なお、下地層１１Ａが保護層２６を備えない場合には、支持基材２４に保護層２６を接着するための接着層２５も不要である。この場合には、例えば、支持基材２４が第２面１１Ｓ２を備え、かつ、第２面１１Ｓ２が、第１面１１Ｓ１との間における静摩擦係数が１．３以下となる程度に高い算術平均粗さＲａを有すればよい。
・第２実施形態の下地層１１Ａは易滑層３１を備えているが、第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間の静摩擦係数が１．３以下であることが実現されれば、下地層１１Ａは易滑層３１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を備え、かつ、第２面１１Ｓ２が、第１面１１Ｓ１との間における静摩擦係数が１．３以下となる程度に高い算術平均粗さＲａを有すればよい。
・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。
［配向層］
・配向層２１が含む第１面１１Ｓ１において、鉛筆硬度がＦ以上であってもよい。この場合であっても、配向層２１における物理的な損傷を抑えることができる。なお、下地層１１Ａがハードコート層２３を有しなくとも配向層２１の強度によってＦ以上の鉛筆硬度を実現することが可能である場合には、下地層１１Ａがハードコート層２３を有しなくてもよい。
［調光シート］
・調光シートの型式は、リバース型に限らずノーマル型でもよい。この場合には、第１基材１１および第２基材１２が備える配向層が水平配向膜であり、かつ、調光層１３が含む液晶分子がｐ型の液晶分子であればよい。あるいは、第１基材１１および第２基材１２が備える配向層が垂直配向膜であり、調光層１３が含む液晶分子がｎ型の液晶分子であり、かつ、調光シート１０が、調光シート１０の厚さ方向において一対の基材１１，１２を挟む一対の偏光板を備えればよい。
［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、上述した調光シートに限らず、例えば、液晶表示デバイスであってもよい。
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…保護層
３１…易滑層

Claims (6)

  1. 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、
    前記第１面と前記第２面との間の静摩擦係数が１．３以下であり、
    前記第１面、または、前記下地層の前記第２面とは反対側の面に対する鉛筆硬度試験において、Ｆ以上の硬度を有する
    液晶デバイス用透明基材。
  2. 前記下地層は、ハードコート層を含み、
    前記下地層の前記第２面とは反対側の面に対する鉛筆硬度試験において、Ｆ以上の硬度を有する
    請求項１に記載の液晶デバイス用透明基材。
  3. 前記下地層は、前記配向層に接する導電層を含み、
    前記導電層は、前記液晶デバイス用透明基材の厚さ方向において、前記ハードコート層と前記配向層との間に位置する
    請求項２に記載の液晶デバイス用透明基材。
  4. 前記下地層は、
    支持基材と、
    前記支持基材に積層された接着層と、
    前記接着層によって前記支持基材に貼り付けられた保護層と、を含み、
    前記保護層が、前記第２面を含む
    請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶デバイス用透明基材。
  5. 前記下地層は、
    支持基材と、
    前記支持基材に積層され、複数の微粒子を含む易滑層を備え、
    前記易滑層は、前記第２面を含み、
    前記複数の微粒子は、一部が前記第２面に露出した前記微粒子を含む
    請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶デバイス用透明基材。
  6. 請求項１から５のいずれか一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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