JPH02199428A - 調光積層体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［利用分野］ 本発明は調光積層体に関する。液晶材料は電界や熱を加
えることにより光線の透過を制御できるので電卓の表示
素子やテレビ画面などに応用されている。近年、建物の
窓が大面積化しているため、窓の透視性を任意ににコン
トロールすることができれば安全性、居住性、その他を
目的とした広範な応用が期待される。しかしながら従来
の前記の如き応用を１指して開発された液晶材料含有素
子は、上記の如き目的を達成する上では、全く不向きの
ものである。

本発明者らは、上記の如き目的に適した液晶材料を用い
た構成体を得るべく鋭意研究し、本発明に到達したもの
である。

［発明の構成コ 上述の目的は以下の本発明により達成される。

すなわら、本発明は透明支持基板の上に主としてインジ
ウム酸化物からなる結晶性の透明導電性膜を形成させて
なる第１の透明導電性基板、その透明導電性膜上に配置
された液晶材料層、更にその上に該液晶材料層側に透明
導電性膜側が向くように配置された第２の透明導電性基
板からなる調光積層体である。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の第１および第２の透明導電性基板において用い
られる透明支持基板は板ガラスまたは可撓性透明フィル
ムである。

可撓性透明フィルムは、主として有機高分子フィルムか
らなるものであるが、かかる有機高分子化合物としては
、耐熱性を有する透明な有機高分子化合物であれば特に
限定しない。通常耐熱性どしては、好ましくは　１００
℃以上、特に好ましくは１３０℃以上のものであって、
例えば、ポリイミド。

ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリパラバン酸
、ボリヒダン１へインを始めとし、ポリエチレンテレフ
タレー１へ、ポリエチレン−２，６−ナツタレンジカル
ホキシレー１〜．ポリジアリルフタレト、ポリカーボネ
ート等のポリエステル系樹脂、延伸硬質塩ビ、延伸ポリ
プロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂及
び芳香族ポリアミド、セルローストリアセテ−１・等が
挙げられる。

もちろんこれらはホモポリマー　コポリマーとして、又
、単独又はブレンドとしても使用しうる。

かかる有機高分子化合物の成型物の形状は特に限定され
るものではないが、通常シー１へ状、フィルム状のもの
が好ましく、中でもフィルム状のものは巻取り可能であ
り、又連続生産が可能である為、特に好ましい。更にフ
ィルム状のものが使用される場合においては、フィルム
の厚さは６〜５００μｍが好ましく、更には１２〜１２
５μｍが好ましい。

これらのフィルム又はシートは透明性を損わない程度に
おいて顔料を添加したり、又、表面加工例えばサンドマ
ット加工等をほどこしてもよい。

又、これらのフィルム又はシートは単独でもラミネート
して用いてもよい。

更に、その上に形成される透明導電性膜との密着性を向
」ニさせるため透明導電性膜形成前にフィルム上に中間
層を形成しても良い。中間層としては例えば有機ケイ素
化合物、ヂタンアルキルエステル、ジルコニウムアルキ
ルエステル等の有機金属化合物の加水分解により生成さ
れた層が好ましく用いられる。該中間層は、多層構成と
しても良い。

該中間層は、フィルム上に塗布後、乾燥し、加熱、イオ
ンボンバード或いは紫外線、β線、γ線などの放射線に
より硬化させる。

また該中間層の塗布には、透明フィルムや塗工液の形状
、性質に応じてドクターナイフ、バーコーター、グラビ
アロールコータ−、カーテンコター、ナイフコーターな
どの公知の塗工機械を用いる塗工法、スプレー法、浸漬
法などが用いられる。

該中間層の厚さとしては、１００〜１００ＯＡが好まし
く、特に２００〜９００人が好ましい。１００人未満の
場合には、連続層を形成しないため密着性向上効果がな
い。又、１０００人をこえると、クラックや剥離を生じ
たりして好ましくない。

本発明の第１の透明導電性基板において用いられる透明
導電性膜は主としてインジウム酸化物からなる結晶性の
ものである。

また、主としてインジウム酸化物からなる結晶性の透明
導電性膜とは該透明導電性膜のＸｍ回折パターンが酸化
インジウムの［２２２］ピークを呈丈るものであり、あ
るいは２θ−３２°付近を中心とする幅広ピークと酸化
インジウムの［２２２］ピクとを同時に呈するものであ
り、好ましくは更に［４００］ピーク又は［４４０］ピ
ークを同時に呈するものである。［２２２］　、　　［
４００］　、　　［４４０］のピークを同時に呈する場
合は抵抗安定性、耐久性等が特に優れている。

本発明のＸ線回折パターンを有する透明導電性膜を形成
する方法は、真空蒸着法に限らずスパッタリング法、イ
オンブレーティング法等の公知のＰＶＤ法が適用できる
。好ましい適用例を下記に示す。

■　高分子成形物の温度を１００℃以下として従来公知
の方法例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンブ
レーティング法等で、先ず主として非晶質のインジウム
低級酸化物を含む層を形成した後、酸素雰囲気下１００
〜２５０℃の温度で加熱処理することにより結晶質の透
明導電性膜に転化する。

■　高分子成形物を１００〜２５０℃に加熱した状態で
、従来公知の方法例えば真空蒸着法、スパッタリング法
、イオンブレーティング法等で、結晶質の透明導電性膜
を形成する。

要は、高分子成型物の性質に応じて本発明のＸ線回折パ
ターンが得られる条件を実験的に求めることである。

真空蒸着法には、インジウムを主成分とする合金又は酸
化インジウムを主成分とする成型物を用いることができ
る。前者においては真空槽内に酸素ガス等の反応性ガス
を導入して反応性蒸着を行なう。後者においては、真空
槽内に微量の酸素ガス等の反応性ガスを導入するか或い
はガス導入をせずに蒸着を行なう。

蒸着材料の加熱手段としては抵抗加熱方式、高周波加熱
方式、電子ビーム加熱方式等公知の方式が適用できる。

高速で組成ずれなく膜形成を行なう方法としては電子ビ
ーム加熱方式が好ましい。

スパッタリング法には、インジウムを主成分とする合金
又は、酸化インジウムを主成分とする焼結体をターゲッ
トとして用いることができる。前者においては、アルゴ
ン等の不活性ガス及び酸素ガス等の反応性ガスを真空槽
内に導入して、反応性スパッタリングを行なう。後者に
おいては、アルゴン等の不活性ガス単独か或いはアルゴ
ン等の不活性ガスに微量の酸素ガス等の反応性ガスを混
合したものを用いてスパッタリングを行なう。スパッタ
リングの方式は直流又は高周波二極スパッタ、直流又は
高周波マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ等
公知の方式が適用できる。中でもマグネトロン方式は基
板へのプラズマ衝撃が少く、高速製膜が可能で好ましい
。

又、イオンブレーティング法には、インジウムを主成分
とする合金又は、酸化インジウムを主成分とする成型物
を用いることができる。前者においては酸素ガス等の反
応性ガス単独、或いは反応性ガスとアルゴン等の不活性
ガスの混合ガスを真空槽内に導入して反応性イオンブレ
ーティングを行なう。後者においては、アルゴン等の不
活性ガス単独か或いは不活性ガスに微量の酸素ガス等の
反応性ガスを混合したものを用いる。

ここでイオンブレーティング法とは蒸発粒子及び／又は
導入ガスの一部をイオン化しつつ膜形成を行なうもので
あり、イオン化の手段としては、直流、交流、高周波、
マイクロ波等を印加する方法がある。又蒸発源近くにイ
オン化電極を設（プ、導入ガスを必要としない方法もあ
る。

本発明に用いられる透明導電性膜は主としてインジウム
酸化物を含む膜である。インジウム酸化物層は本来透明
な電気絶縁体であるが、■微量の不純物を含有する場合
、■わずかに酸素不足になっている場合等に半導体にな
る。好ましい半導体金属酸化物としては、例えば、不純
物として錫又はフッ素を含む酸化インジウムをあげるこ
とができる。特に好ましくは、酸化錫を２Ｎ２０ｗｔ％
含むインジウム酸化物の膜である。

本発明に用いられる主としてインジウム酸化物よりなる
透明導電性膜の膜厚は十分な導電性を得るためには、３
０Å以上であることが好ましく、５０Å以上であれば更
に好ましい。また、十分に透明度の高い被膜を得るため
には、５００Å以下である事が好ましく、４００Å以下
がより好ましい。

本発明における第１の透明導電性基板は前述の透明支持
基板上に前述の透明導電性膜を形成させてなるものであ
る。

又、本発明における透明導電性基板は例えばインジウム
酸化物よりなる透明導電性膜上に耐スクラッチ性を向上
させるといういわゆる表面保護の目的のために保護層を
積層させてもよい。

カカル保護層とシテハ、Ｔｉ　０２　、　Ｓｎ　０２　
。

Ｓｉ　０２　、Ｚｒ　０２　、Ｚｎ　Ｏ等の透明酸化物
。

Ｓｉ　３　Ｎ４　、　Ｔｉ　Ｎ等の窒化物あるいはアク
リロニトリル樹脂、スチレン樹脂、アクリレート樹脂。

ポリエステル樹脂等の透明な有機化合物重合体或いは、
有機ケイ素化合物、チタンアルキルエステル、ジルコニ
ウムアルキルエステル等の有機金属化合物等を用いる事
ができる。

かかる保護膜の厚さは透明導電性膜の特性を低下させな
い範囲で任意に設ける事が可能である。

また本発明における透明導電性基板は、有機高分子フィ
ルムの両面に必要に応じて中間層を介して透明導電性膜
を積層した構成にしても良く、或いは有機高分子フィル
ムの片面に必要に応じて中間層を介して透明導電性膜を
積層した構成において、透明導電性膜を積層した面と反
対面において透明性を損わない範囲で接着性２表面硬度
、光学特性等を改善する目的で、例えば前述した中間層
−と同種の層や、酸化物層、窒化物層、硫化物層。

炭化物層や有機物層を設けても良い。

本発明における液晶材料層の液晶はネマチック型、コレ
ステリック型、スメクチック型のいずれもが用いられる
。

ネマチック型としては、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタ
ルアミド）、ポリ（ｐ−ベンズアミド）。

ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）。

ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾール）等の高分
子液晶、あるいは４′−メトキシベンジリデン−４′−
ブチルアニリン、４−シアノ−４′ヘキソキシビフエニ
ル、シアノビフェニル化合物、シアノフェニルシクロヘ
キサン化合物、シアノシクロへキシルシクロヘキサン化
合物などの化合物があげられる。

これらの化合物は、駆動特性、安定性などを調整するた
めに数種混合されて使用される場合が多い。又、それら
混合された商品も多数市販されており、これらも適用で
きる。

コレステリック型としては、コレステリルリル−ト、コ
レステリルオレエート、セルロース。

セルロース誘導体、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ポリペプチド等が
ある。

スメクチック型としては、ポリエステル等がある。

本発明における液晶は、正の誘電異方性を備えたネマチ
ック型の液晶が好ましい。

本発明の液晶材料層は、これら液晶をそのままで用いる
こともできるし、高分子化合物などの固体物質中に包含
させることもできる。包含する方法としては、単純に高
分子化合物と液晶を溶剤などと共に混合し、電極を備え
たプラスチックフィルム基板などに塗布した後、溶剤を
とばして該基板フィルム上に液晶を包含した高分子化合
物の膜として形成する方法、あらかじめ液晶をマイクロ
カプセル化しておきその後に高分子化合物及び溶剤と混
合して塗布、乾燥する方法及び多孔質高分子フィルムに
液晶を含浸させる方法などがあり、任意の方法が選択さ
れる。この場合、液晶材料層の膜厚は数μｍ、数百μｍ
の範囲で任意に選ばれるが、コスト、透明性の点などか
ら数十μ瓦の膜厚が好ましい。

上記の中でも液晶は高分子材料等の固体物質中に数μｍ
の大きさに球状に包含される事が好ましい。公知の通り
液晶材料層はこのような状態で電極に電圧を印加しない
場合、液晶が全体としてランダムに配向するために入射
してくる光を散乱する。そして電極に所定例えば５０〜
１００Ｖの直流ないし交流電圧を印加すると液晶の持つ
誘電異方性により液晶は電場に平行に配向し、入射する
光を散乱する事なく透過する。この現象により積層構成
の調光フィルムは電圧のオン、オフにより光の透過量を
調整する事ができ、調光窓、調光カーテンなどとして使
用できる。

本発明における第２の透明導電性基板は第１の透明導電
性基板と同様に透明支持基板の上に透明導電性膜を形成
させてなるものである。

ここで透明支持基板は前述の通りである。第２の透明導
電性基板において用いられる透明導電性膜は第１の透明
導電性基板で用いられた主としてインジウム酸化物から
なる結晶性の透明導電性膜であることが好ましいが、イ
ンジウム以外の金属及び／又は金属酸化物薄膜よりなる
ものでもよい。

また、これは金属薄膜単独あるいは金属酸化物薄膜単独
であることもできるしそれらの組合せであることもでき
る。

より具体的には以下の如きものを挙げることができる。

■　金、銅、銀、アルミニウム、パラジウム等の単独或
いは合金金属薄膜： ■　酸化インジウム、Ｍ化スズ等の金属酸化物薄膜； ■　■の金属薄膜と、■の金属酸化物薄膜との組合せに
より、ある波長領域における透明性を改善したちの： 特に上記■の構成体の代表的なものは、例えば真空蒸着
１反応性蒸着、化学コーディング法又はスパッタリング
法を用いて形成されたＢｉ２Ｏ３／ＡＵ　／Ｂｆ　２０
３．Ｚｎ　Ｓ／Ａ（１／Ｚｎ　Ｓ。

王ｌ　０２　／Ａ！＋　／Ｔｆ　０２　、Ｓ！　０２　
／　（ＡＵ及び／又はＡ（１）／Ｓ！　０２　、Ｚｒ　
０２　／ＡｇＣＵ　／Ｚｒ　０２　、Ｉｎ　２０３／Ａ
（１−ＣＵ　／Ｉｎ　２０３　、　Ｔ！　０２　／Ａ（
＋　−ＣＬＩ　／Ｔ！　０２が挙げられる。又金属酸化
物薄膜は金属薄膜の片面のみであっても良い。

これら金属薄膜及び金属酸化物薄膜の膜厚は、通常数十
〜数千人の範囲であり、液晶材料の駆動電極としてのみ
使用するか、断熱性能を兼ねるために赤外反射能も備え
るかにより膜厚が異る。

殻内に金属薄膜を使用する前記■及び■の場合、その膜
厚は駆動電極のみの機能の場合５０〜１００人、赤外反
射能も必要な場合は１００〜２００人程度が普通である
。

■の金属酸化物のみの場合は、駆動電極のみの機能の場
合１５０〜３００人、赤外反射能も備える場合０．２〜
０．５μｍ程度が普通である。

■の場合の金属酸化物は、光の干渉に関与する機能のみ
であるので導電性は必要なく膜厚は１００〜３００人程
度である。

金属薄膜は、薄い膜厚で導電性、赤外反射能の機能を発
現する事ができ、基板フィルム側の電極材料としては適
している。しかしながら、膜厚が厚くなると透明性が下
るので■の例で示したように、金属酸化物の積層により
透過率アップを計る事が好ましい。

更に又、前記金属酸化物で前記金属層を挾んだ構成の一
層又は複数層とする事も出来る。

本発明の調光積層体においては、上記に説明した透明支
持基板、透明導電性膜、液晶材料層が、透明支持基板／
透明導電性膜／液晶材料層／透明導電性膜／透明支持基
板の順に配置されている。

かかる本発明の調光積層体を用いると以下の如き利点が
ある。

調光積層体内の液晶材料層の耐久性が良くなり、長期に
安定した調光積層体を得ることかできる。

以下実施例により更に具体的に説明する。

［実施例１〜３及び比較例１］ １００μｍ厚の二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフ
ィルムに、有機ケイ素化合物のブタノール。

イソプロパツール混合アルコール系溶液（１１度０．６
重量％）をバーコーターで塗布し、１２０℃で１分間乾
燥した。乾燥後の薄膜は２００人であった。

該フィルムを直流マグネトロンスパッタ装置内の基板保
持台に固定し、真空度１ｘ　１０−５　Ｔ　ｏｒｒまで
真空槽を排気した。その後、Ａｒ１０２混合ガス（０２
２０％）を構内に導入し、真空度を１×１Ｏ−２Ｔｏｒ
ｒに保った後、Ｉｎ　／Ｓｎ合金（Ｓｎ　５重量％）よ
りなるターゲットを用い反応性スパッタリング法により
基板温度を変えて実施例１〜３及び比較例１の透明導電
性フィルムを作成した。

透明導電膜の結晶性をＸ線回折装置（理学電機■製ＲＯ
ｔａｆｌｅＸ　）を用いてＣｕ−にα線により調べた。

結果を第１表に示す。

本発明の透明導電性膜のＸ線回折パターンは酸化インジ
ウムの［２２２］ピークを呈していた。

方、比較例１の透明導電性膜のＸ線回折パターンには酸
化インジウムの［２２２］ピークが存在していなかった
。

次に該透明導電性フィルムの透明導電性膜上にアクリル
樹脂（三菱レーヨン　ＬＲ５７４）と液晶（Ｂ　Ｄ　ｌ
−１社　Ｅ−３７＞との混合物（固形分換算で１：　　
１．５）のメチルエチルケトン溶液を塗工した後、１０
０℃２分間乾燥し、厚さ１５μｍの液晶材料層を形成し
た。

しかる後に、第１の透明導電フィルムと同じ第２の透明
導電性フィルムの透明導電性膜面を貼り合わせることに
より調光積層体を作成した。

該調光積層体は電圧無印加時の透過率が５％。

電圧印加時の透過率が６０％と優れた調光能力を示した
。

電圧印加時の耐久性をみるために、交流電圧１００Ｖを
印加し、１秒間隔の０Ｎ−ＯＦＦを繰り返した。結果を
第１表に示す。

本発明の透明導電性膜を用いた調光積層体は電圧印加時
の透過率に変化はみられなかった。一方、比較例１の透
明導電性膜を用いた調光積層体は徐々に透過率が低下し
ていき耐久性が悪かった。

第１表

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明支持基板の上に主としてインジウム酸化物か
   らなる結晶性の透明導電性膜を形成させてなる第１の透
   明導電性基板、その透明導電性膜上に配置された液晶材
   料層、更にその上に該液晶材料層側に透明導電性膜側が
   向くように配置された第２の透明導電性基板からなる調
   光積層体。
2. （２）上記第２の透明導電性基板における透明導電性膜
   が主としてインジウム酸化物からなる結晶性の透明導電
   性膜である請求項１の調光積層体。