JP2012032454A - 赤外線反射膜 - Google Patents
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Abstract
【課題】コレステリック液晶相を固定した層を含み、可視光透過性、遮熱性能、耐光性および電波透過性が高い赤外線反射膜の提供。
【解決手段】低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が交互に積層されて構成される誘電体多層膜と、コレステリック液晶を含む赤外光反射層を有し、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が金属以外の無機物からなり、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式を満たすことを特徴とする赤外線反射膜(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す)。
225nm≦ni×di≦350nm
【選択図】図1
【解決手段】低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が交互に積層されて構成される誘電体多層膜と、コレステリック液晶を含む赤外光反射層を有し、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が金属以外の無機物からなり、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式を満たすことを特徴とする赤外線反射膜(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す)。
225nm≦ni×di≦350nm
【選択図】図1
Description
本発明は、コレステリック液晶相を固定した層を複数層有する赤外光反射層を有する赤外線反射膜、特に建材用窓や自動車用窓等に貼付するための赤外線反射膜に関する。
近年、環境やエネルギーへの関心の高まりから省エネに関する工業製品へのニーズは高く、その一つとして住宅及び自動車等の窓ガラスの遮熱、つまり日光による熱負荷を減少させるのに効果のある、ガラスやフィルムが求められている。日光による熱負荷を減少させるのには、太陽光スペクトルの可視光領域または赤外領域のいずれかの太陽光線の透過を防ぐことが必要である。住宅においては一般的に高い可視光透過性が求められるために赤外線を反射することが求められる。特に、自動車用窓に対しては、安全性の面からは可視光域に対する高い透過率が求められる。
ここで、赤外線など特定の透過波長帯域の光を反射し、目的外の可視光線などを透過させる性質を有する材料として、コレステリック液晶相を利用する方法が、提案されている。例えば、特許文献1には、面表示装置において、特定の透過波長帯域の光を透過させる光学フィルタとして、無機多層膜とコレステリック液晶層を有する光学フィルムが開示されている。このようなコレステリック液晶相を積極的に赤外線反射層として利用する方法としては、例えば特許文献2に、無機単層膜と複数のコレステリック液晶相を有する赤外反射積層体が開示されている。また、特許文献3には、第1のポリマータイプと第2のポリマータイプの交互性層である有機多層膜とコレステリック液晶層を有する赤外光反射物品や、ナノ粒子が含まれている層(単層)を赤外反射性コレステリック液晶層に隣接させて配置させた赤外光反射物品や、金属層を赤外反射性レステリック液晶層に隣接させて配置させた赤外光反射物品などが開示されている。
一方、太陽光スペクトルの可視光領域または赤外領域のいずれかの太陽光線の透過を防ぐ方法に対し、明確に区別されるわけではないが類似する手法として遮熱や断熱を行う方法も知られている。断熱や遮熱性の高いエコガラスとしてよく用いられるのがLow−Eペアガラスと呼ばれる熱放射を遮断する特殊な金属膜をコーティングした複層ガラスである。特殊な金属膜は、例えば真空成膜法により複数層を積層することで作製できる。しかしながら、金属膜を建材用窓や自動車用窓等を構成する層の中に使うと電波を同時に遮蔽してしまうために、住宅に使用した場合には携帯電話等が電波障害を引き起こし使いにくくなり、自動車に使用した場合にはETCが使えないなどの問題がある。また、電波障害の改善のみならず、自動車用窓に用いる場合には、安全性の観点から可視光に対してさらなる高いレベルでの透過性も要求されていた。
このような金属膜とコレステリック液晶相とを組み合わせて赤外線反射膜に利用した例としては、2つの金属酸化物透明コート剤層で金属薄膜層を挟んだ層、フィルム基材、コレステリック液晶層をこの順で積層することで、赤外線を遮蔽することができるプラズマディスプレイ用フィルタなどが知られている(特許文献4参照)。
一方、太陽光スペクトルの可視光領域または赤外領域のいずれかの太陽光線の透過を防ぐ方法に対し、明確に区別されるわけではないが類似する手法として遮熱や断熱を行う方法も知られている。断熱や遮熱性の高いエコガラスとしてよく用いられるのがLow−Eペアガラスと呼ばれる熱放射を遮断する特殊な金属膜をコーティングした複層ガラスである。特殊な金属膜は、例えば真空成膜法により複数層を積層することで作製できる。しかしながら、金属膜を建材用窓や自動車用窓等を構成する層の中に使うと電波を同時に遮蔽してしまうために、住宅に使用した場合には携帯電話等が電波障害を引き起こし使いにくくなり、自動車に使用した場合にはETCが使えないなどの問題がある。また、電波障害の改善のみならず、自動車用窓に用いる場合には、安全性の観点から可視光に対してさらなる高いレベルでの透過性も要求されていた。
このような金属膜とコレステリック液晶相とを組み合わせて赤外線反射膜に利用した例としては、2つの金属酸化物透明コート剤層で金属薄膜層を挟んだ層、フィルム基材、コレステリック液晶層をこの順で積層することで、赤外線を遮蔽することができるプラズマディスプレイ用フィルタなどが知られている(特許文献4参照)。
さらに、日光による熱負荷を減少させることが求められている分野、特に住宅及び自動車等の窓ガラスの遮熱分野では、長期間にわたって直射日光に曝された場合でも遮熱性能や可視光透過率が落ちないことも重要となる。そのため、コレステリック液晶相を利用した赤外線反射膜分野においても、可視光透過性、遮熱性能および電波透過性が高いことに加え、長期間にわたって利用してもこれらの性質が劣化しないこと、すなわち耐光性をも備えることが求められている。
ところで、遮熱性能の高い赤外光反射膜を作製するには、赤外光の反射波長帯域を広くする必要があり、通常、赤外光の反射波長帯域の広帯域化のために、選択反射波長の異なるコレステリック液晶相の赤外光反射層を多層積層した構造にするのが一般的である。しかしながら、本発明者が実際にコレステリック液晶相を多数積層した赤外光反射膜を作製したところ、特に耐光性の観点から不満が残るものであることがわかった。そこで、多層構造のコレステリック液晶相の赤外光反射層に対し、特許文献1〜4に記載の構成を参考にして同様の構成の赤外光反射膜を検討したが、無機単層膜と積層した場合、有機多層膜と積層した場合、金属膜と積層した場合のいずれも、可視光透過性、遮熱性能、耐光性および電波透過性を同時に高くする観点からは不満が残ることがわかった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものである。すなわち、本発明が解決しようとする課題は、コレステリック液晶相を固定した層を含み、可視光透過性、遮熱性能、耐光性および電波透過性が高い赤外線反射膜を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意研究を進めた。そこで、特定の無機物からなる誘電体膜を特定の態様で積層した構造を、コレステリック液晶相の赤外光反射層と組み合わせることで、可視光透過性、遮熱性能、耐光性および電波透過性を同時に高くできることを見出すに至った。すなわち、本発明者は、下記の構成により上記課題を解決できることを見出し、本発明の完成に至った。本発明は以下の構成である。
[1] 低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が交互に積層されて構成される誘電体多層膜と、コレステリック液晶を含む赤外光反射層を有し、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が金属以外の無機物からなり、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式(1)を満たすことを特徴とする赤外線反射膜。
225nm≦ni×di≦350nm 式(1)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
[2] 前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長が1300nm〜1800nmの範囲を包含することを特徴とする[1]に記載の赤外線反射膜。
[3] 前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層が4層以上のコレステリック液晶層を含むことを特徴とする[1]または[2]に記載の赤外線反射膜。
[4] 前記誘電体多層膜を構成する誘電体膜が4層以上であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
[5] 前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式(2)を満たすことを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一項に赤外線反射膜。
225nm≦ni×di≦300nm 式(2)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
[6] 前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層の合計膜厚が20〜40μmであることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
[7] 前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長が900nm〜1800nmの範囲を包含することを特徴とする[1]〜[6]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
[8] 前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層とが隣接していることを特徴とする[1]〜[7]のいずれか一項記載の赤外線反射膜。
[9] 前記誘電体多層膜が、ガラス基板上に形成されていることを特徴とする[1]〜[8]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
[10] 可視光透過率が70%以上であることを特徴とする[1]〜[9]のいずれか一項記載の赤外線反射膜。
[11] 面抵抗率が1.0×1012Ω/□以上であることを特徴とする[1]〜[10]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
[12] 窓貼付用赤外線反射膜であることを特徴とする[1]〜[11]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
225nm≦ni×di≦350nm 式(1)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
[2] 前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長が1300nm〜1800nmの範囲を包含することを特徴とする[1]に記載の赤外線反射膜。
[3] 前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層が4層以上のコレステリック液晶層を含むことを特徴とする[1]または[2]に記載の赤外線反射膜。
[4] 前記誘電体多層膜を構成する誘電体膜が4層以上であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
[5] 前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式(2)を満たすことを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一項に赤外線反射膜。
225nm≦ni×di≦300nm 式(2)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
[6] 前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層の合計膜厚が20〜40μmであることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
[7] 前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長が900nm〜1800nmの範囲を包含することを特徴とする[1]〜[6]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
[8] 前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層とが隣接していることを特徴とする[1]〜[7]のいずれか一項記載の赤外線反射膜。
[9] 前記誘電体多層膜が、ガラス基板上に形成されていることを特徴とする[1]〜[8]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
[10] 可視光透過率が70%以上であることを特徴とする[1]〜[9]のいずれか一項記載の赤外線反射膜。
[11] 面抵抗率が1.0×1012Ω/□以上であることを特徴とする[1]〜[10]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
[12] 窓貼付用赤外線反射膜であることを特徴とする[1]〜[11]のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
本発明によれば、コレステリック液晶相を固定した層を含み、可視光透過性、遮熱性能、耐光性および電波透過性が高い赤外線反射膜を提供することができる。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。なお、本明細書では、光透過性とは、可視光に対して透過性があることを意味する。
[赤外線反射膜]
本発明の赤外線反射膜は、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が交互に積層されて構成される誘電体多層膜と、コレステリック液晶を含む赤外光反射層を有し、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が金属以外の無機物からなり、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式(1)を満たすことを特徴とする。
225nm≦ni×di≦350nm 式(1)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
以下、本発明の赤外線反射膜について説明する。
本発明の赤外線反射膜は、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が交互に積層されて構成される誘電体多層膜と、コレステリック液晶を含む赤外光反射層を有し、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が金属以外の無機物からなり、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式(1)を満たすことを特徴とする。
225nm≦ni×di≦350nm 式(1)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
以下、本発明の赤外線反射膜について説明する。
<構成>
本発明の赤外線反射膜の例を図1および図2にそれぞれ示す。
図1に示す赤外線反射膜1は、低屈折率誘電体膜17aと高屈折率誘電体膜17bが交互に積層されて構成される誘電体多層膜17と、コレステリック液晶を含む赤外光反射層14a(さらに図1では14bを含む)とを含む。また、前記誘電体多層膜17と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層とが隣接していることが好ましい。
本発明の赤外線反射膜の例を図1および図2にそれぞれ示す。
図1に示す赤外線反射膜1は、低屈折率誘電体膜17aと高屈折率誘電体膜17bが交互に積層されて構成される誘電体多層膜17と、コレステリック液晶を含む赤外光反射層14a(さらに図1では14bを含む)とを含む。また、前記誘電体多層膜17と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層とが隣接していることが好ましい。
本発明の赤外光反射膜は、合わせガラス等の他の支持部材に一体化させて用いられてもよい。その際に、光反射層とともに基板も、他の支持部材と一体化してもよいし、基板を剥離して、光反射層を支持部材と一体化してもよい。すなわち、図1および図2に示す赤外線反射膜1が基材12を含むことが好ましい。誘電体多層膜17は基材12(好ましくはガラス基板)上に形成されていることが好ましい。
また、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層が4層以上のコレステリック液晶層を含むことが好ましい。この態様を図2に示す。図2の赤外線反射膜1は、図1の赤外線反射膜の上に、コレステリック液晶相を固定してなる光反射層16a及び16bをさらに有する態様である。本発明の赤外線反射膜はこれらの態様に限定されるものではなく、6層以上光反射層が形成されている態様も好ましい。一方、前記光反射層が奇数層形成されていてもよい。
<誘電体多層膜>
本発明の赤外線反射膜は、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が交互に積層されて構成される誘電体多層膜を含む。また、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜は金属以外の無機物からなり、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式(1)を満たす。
225nm≦ni×di≦350nm 式(1)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
本発明は、コレステリック液晶を含む赤外光反射層に対して、上記特定の誘電体多層膜を組み合わせて用いることで耐光性を改善できることを見出した点に特徴の一つを有する。具体的には、本発明者の検討の結果、コレステリック液晶相を含む赤外光反射層は、太陽光に長期間曝されると各種性能が劣化することがわかった。そこで、本発明者がさらに検討をすすめた結果、紫外光照射によって、劣化する傾向があり、特に、380nm以下の波長の紫外光に対する劣化が顕著であることがわかった。本発明は、上記特定の誘電体多層膜を用いることで、コレステリック液晶相を含む赤外光反射層の耐光性、すなわち本発明の赤外線反射膜全体としての耐光性が顕著に改善されることを見出し、完成されたものである。
本発明の赤外線反射膜は、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が交互に積層されて構成される誘電体多層膜を含む。また、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜は金属以外の無機物からなり、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式(1)を満たす。
225nm≦ni×di≦350nm 式(1)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
本発明は、コレステリック液晶を含む赤外光反射層に対して、上記特定の誘電体多層膜を組み合わせて用いることで耐光性を改善できることを見出した点に特徴の一つを有する。具体的には、本発明者の検討の結果、コレステリック液晶相を含む赤外光反射層は、太陽光に長期間曝されると各種性能が劣化することがわかった。そこで、本発明者がさらに検討をすすめた結果、紫外光照射によって、劣化する傾向があり、特に、380nm以下の波長の紫外光に対する劣化が顕著であることがわかった。本発明は、上記特定の誘電体多層膜を用いることで、コレステリック液晶相を含む赤外光反射層の耐光性、すなわち本発明の赤外線反射膜全体としての耐光性が顕著に改善されることを見出し、完成されたものである。
本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜は金属以外の無機物からなる。
本発明において低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が交互に積層されて赤外線を反射する膜の誘電体膜には、TiO2、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、Al2O3、ZrO2、MgF2、ZnS、In2O3、MgO、Na3AlF6、CaF2などの透明な誘電体が好ましく用いることができる。
透明な誘電体からなる多層膜を赤外線反射膜として用いるのは、可視域に強い吸収がある誘電体を用いると、赤外線反射膜の可視領域の透過が低く、視認性が確保できず、窓の開口部として用いることが困難となるためである。
また、赤外線反射膜に各種の薄い金属膜や導電性酸化物膜等の導電性膜を使用すると、電波を反射するために、携帯電話、無線LAN、テレビ、ラジオなどの各種通信に用いる電波も反射して、これらの通信機能が麻痺するような悪影響を与える。また、自動車の窓として用いた場合には、電波を用いる通信機能が使用できなくなる他に、ETC、GPC、オービスなどの安全な運行に関与する各種電波の授受が困難になる。そのため、本発明の赤外線反射膜は、導電性膜ではなく誘電体による積層膜を赤外線反射膜として用いる。
蒸蒸着材料からなる薄膜を積層する場合高屈折率材料として、TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、ZnS、In2O3等の金属酸化物や誘電体を使用することがより好ましく、TiO2やNb2O5を用いることが特に好ましい。低屈折率材料として、SiO2、MgF2、Na3AlF6、CaF2等の金属酸化物や誘電体を使用することがより好ましく、SiO2を用いることが特に好ましい。
本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式(1)を満たす。
225nm≦ni×di≦350nm 式(1)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
225nm≦ni×di≦350nm 式(1)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
赤外線反射膜は、積層した誘電体膜の干渉によって、赤外線を反射させるものである。
低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が交互に積層されて構成される誘電体多層膜は、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜をそれぞれ構成する薄膜層間における反射/干渉の繰り返しによって、設計された特定波長を反射又は透過する特性を有する。
より具体的には、例えば、それぞれ1/4波長の厚みを有し、且つ、それぞれ屈折率の異なる薄膜を、基材側から低屈折率層/高屈折率層の順で、基材上に順次積層すれば、その波長λを中心に、帯域幅Wの波長範囲にのみ高い反射率を有する帯域反射フィルタとすることができ、前記帯域幅Wは、低屈折率層と高屈折率層との屈折率差によって決定される。また、反射波長帯域(波長λを中心とした帯域幅Wの波長範囲)での反射率は、前記屈折率差と積層数とによって決定され、積層数が多いほど反射率を高くすることが可能である。以上の観点より、前記誘電体多層膜の反射波長帯域等が設計されることになる。
低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が交互に積層されて構成される誘電体多層膜は、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜をそれぞれ構成する薄膜層間における反射/干渉の繰り返しによって、設計された特定波長を反射又は透過する特性を有する。
より具体的には、例えば、それぞれ1/4波長の厚みを有し、且つ、それぞれ屈折率の異なる薄膜を、基材側から低屈折率層/高屈折率層の順で、基材上に順次積層すれば、その波長λを中心に、帯域幅Wの波長範囲にのみ高い反射率を有する帯域反射フィルタとすることができ、前記帯域幅Wは、低屈折率層と高屈折率層との屈折率差によって決定される。また、反射波長帯域(波長λを中心とした帯域幅Wの波長範囲)での反射率は、前記屈折率差と積層数とによって決定され、積層数が多いほど反射率を高くすることが可能である。以上の観点より、前記誘電体多層膜の反射波長帯域等が設計されることになる。
本発明では、赤外線反射膜を構成する誘電体多層膜をガラス面から順に数え、偶数番目膜の屈折率の最大値をnemax、最小値をneminとし、奇数番目膜の屈折率の最大値をnomax、最小値をnominとして、nemax<nominあるいはnomax<neminとすることが、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜を交互に積層する観点から好ましい。
さらに、i番目の誘電体膜の屈折率niと厚みをdiとして、波長が900nm〜1400nmの範囲の赤外線に対して、光路差ni×diが波長の1/4であることが重要であり、従って、波長が900nmから1400nmの範囲に対して、光路差ni×diが、900nm×(1/4)=225nm以上、1400nm×(1/4)=350nm以下であることが望ましい。
誘電体多層膜の屈折率nと厚みdを前述した条件を満たすように形成することによって、誘電体の多層膜でなる近赤外線反射膜は、900nmから1400nmの波長領域の光を効果的に反射することが可能となる。
さらに、本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式(2)を満たすことがより好ましい。
225nm≦ni×di≦300nm 式(2)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
225nm≦ni×di≦300nm 式(2)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。)
誘電体多層膜は、コレステリック液晶を含む赤外光反射層とは異なり、目的とする反射波長帯域以外についても副次的に反射することができる。具体的には、誘電体多層膜は光路差ni×diが波長の(2m+1)/4倍(但し、mは0以上の整数)の光を反射することができる。本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜によって紫外線を反射して、コレステリック液晶相の耐光性を改善することがより好ましい。具体的には、波長が好ましくは400nm以下、より好ましくは380nm以下の範囲の紫外線に対して、光路差ni×diが波長の3/4倍であることが好ましい。従って、波長が380nm以下の範囲に対して、光路差ni×diが、400nm×(3/4)=300nm以下であることが好ましく、380nm×(3/4)=285nm以下であることがより好ましい。
ni×diが300nm以下であれば、波長400nmを超える紫色に相当する可視光線を反射することもなく、可視光線透過率を高めることができる。一方、前記誘電体多層膜による1/4波長の反射スペクトルの形状(反射ピークの鋭敏さ)とも関連するが、前記誘電体多層膜による1/4波長の反射できる帯域と、後述するコレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する帯域の間に隙間ができないように適宜両者の反射波長を調整することが好ましい。
前記誘電体多層膜は、紫外線領域の光の反射率が高いことが好ましく、具体的には、300nm〜380nmの光の反射率が30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、50%以上であることが特に好ましい。300nmより短波な紫外線はガラスに吸収されるため誘電体多層膜で反射されなくてもよい。
ni×diが300nm以下であれば、波長400nmを超える紫色に相当する可視光線を反射することもなく、可視光線透過率を高めることができる。一方、前記誘電体多層膜による1/4波長の反射スペクトルの形状(反射ピークの鋭敏さ)とも関連するが、前記誘電体多層膜による1/4波長の反射できる帯域と、後述するコレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する帯域の間に隙間ができないように適宜両者の反射波長を調整することが好ましい。
前記誘電体多層膜は、紫外線領域の光の反射率が高いことが好ましく、具体的には、300nm〜380nmの光の反射率が30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、50%以上であることが特に好ましい。300nmより短波な紫外線はガラスに吸収されるため誘電体多層膜で反射されなくてもよい。
なお、前記誘電体多層膜の各誘電体膜について、ni×diではなく、単に膜厚のみで規定する場合は、その各誘電体膜の膜厚は50〜350nmであることが好ましく、80〜300nmであることがより好ましく、100〜180nmであることが特に好ましい。
(積層数)
本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜を構成する誘電体膜の積層数は、4層以上であることが、近赤外線域の反射を高くできる観点から望ましい。
本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜を構成する誘電体膜の積層数は、4層以上であることが、近赤外線域の反射を高くできる観点から望ましい。
また、層数を増すほど赤外線領域における反射の極大値は大きくなり、かつ可視光域の色が無色に近くなるので、より良い近赤外線反射基板となるが、層数が12層を超えると製造コストが高くなり、また、膜数を増やすことによる膜応力の増加で耐久性に問題が生じないように11層以下であることが好適であり、9層以下であることがより好ましく、7層以下であることが特に好ましい。
<誘電体多層膜の製造方法>
前記誘電体多層膜を構成する各低屈折率誘電体膜と各高屈折率誘電体膜は、従来から知られている製造方法によって作成することができる。具体的には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの真空ドライプロセス、コーティングによるウェットプロセスの他、樹脂を積層したり、当該積層体を延伸したりする方法など、種々の方法で作成可能であり、製造方法を特に限定するものではない。
前記誘電体多層膜を構成する各低屈折率誘電体膜と各高屈折率誘電体膜は、従来から知られている製造方法によって作成することができる。具体的には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの真空ドライプロセス、コーティングによるウェットプロセスの他、樹脂を積層したり、当該積層体を延伸したりする方法など、種々の方法で作成可能であり、製造方法を特に限定するものではない。
本発明の赤外線反射膜を製造する場合は、前記誘電体多層の積層は、大面積に均一の膜厚で成膜できるスパッタリング法を用いることが望ましい。
ただし、成膜法はスパッタリング法に限定されたわけではなく、基板のサイズによっては蒸着法、イオンプレーティング法、CVD法、ゾルゲル法なども好ましく使用できる。
誘電体多層膜は、上記のようにして作成された各低屈折率誘電体膜と各高屈折率誘電体膜(各低屈折率誘電体膜と各高屈折率誘電体膜は、それぞれ異なる反射波長帯域を有するように作成される)を重ね合わせ、例えば、粘着剤や接着剤を介して貼着したり、加熱融着(熱ラミネート)したりすることにより複合化して形成されており、誘電体多層膜全体として複数の反射波長帯域を有する(透過波長帯域も複数になる)ことになる。
なお、各低屈折率誘電体膜と各高屈折率誘電体膜の多層薄膜層は、設計された反射波長帯域の特性変化が生じないように、光が干渉しない(コヒーレント性を有さない)程度の厚さ以上離間して配置することが望ましい。ただし、粘着剤等の厚みや、基材の厚みは、少なくとも5μm以上(通常は20μm以上)であるため、前記配置上の問題は生じないのが通常である。
<コレステリック液晶を含む赤外光反射層>
(コレステリック液晶を含む赤外光反射層の構成)
本発明の赤外線反射膜は、コレステリック液晶を含む赤外光反射層を含む。
図1および図2中にそれぞれ示す赤外線反射膜1は、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層が、コレステリック液晶相を固定してなるので、当該コレステリック液晶相の螺旋ピッチに基づいて、特定の波長の光を反射する光選択反射性を示す。例えば、隣接する光反射層(14aと14b、16aと16b)が、同程度の螺旋ピッチを有するとともに、互いに逆向きの旋光性を示していると、同程度の波長の左及び右円偏光のいずれも反射することができるので好ましい。例えば、図1の赤外線反射膜1の一例として、光反射層14a及び14bのうち、光反射層14aが右旋回性のキラル剤を含有する液晶組成物からなり、光反射層14bが左旋回性のキラル剤を含有する液晶組成物からなり、光反射層14a及び14bで、螺旋ピッチが同程度d14nmである例が挙げられる。
また、図2の赤外線反射膜1のそれぞれの一例として、光反射層14a及び14bの関係が赤外線反射膜1の上記例と同様であり、光反射層16aが右旋回性のキラル剤を含有する液晶組成物からなり、光反射層16bが左旋回性のキラル剤を含有する液晶組成物からなり、光反射層16a及び16bで螺旋ピッチが同程度d16nmであり、及びd14≠d16を満足する例が挙げられる。この条件を満足する赤外線反射膜1は、上記赤外線反射膜1の例と同様の効果を示すとともに、さらに、光反射層16a及び16bによって、反射される光の波長帯域が拡張し、広帯域の光反射性を示す。
本発明の赤外線反射膜は、各層のコレステリック液晶相に基づく選択反射特性を示す。本発明の赤外線反射膜は、右捩れ及び左捩れのいずれのコレステリック液晶相を固定してなる層を有していてもよい。同一の螺旋ピッチの右捩れ及び左捩れのコレステリック液晶相を固定した層をそれぞれ有していると、特定の波長の光に対する選択反射率が高くなるので好ましい。また、同一の螺旋ピッチの右捩れ及び左捩れのコレステリック液晶相を固定した層の対を、複数有していると、選択反射率を高められるとともに、選択反射波長域を広帯域化するので好ましい。
なお、コレステリック液晶相の旋回の方向は、棒状液晶の種類又は添加されるキラル剤の種類によって調整でき、螺旋ピッチは、これらの材料の濃度によって調整できる。
(コレステリック液晶を含む赤外光反射層の構成)
本発明の赤外線反射膜は、コレステリック液晶を含む赤外光反射層を含む。
図1および図2中にそれぞれ示す赤外線反射膜1は、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層が、コレステリック液晶相を固定してなるので、当該コレステリック液晶相の螺旋ピッチに基づいて、特定の波長の光を反射する光選択反射性を示す。例えば、隣接する光反射層(14aと14b、16aと16b)が、同程度の螺旋ピッチを有するとともに、互いに逆向きの旋光性を示していると、同程度の波長の左及び右円偏光のいずれも反射することができるので好ましい。例えば、図1の赤外線反射膜1の一例として、光反射層14a及び14bのうち、光反射層14aが右旋回性のキラル剤を含有する液晶組成物からなり、光反射層14bが左旋回性のキラル剤を含有する液晶組成物からなり、光反射層14a及び14bで、螺旋ピッチが同程度d14nmである例が挙げられる。
また、図2の赤外線反射膜1のそれぞれの一例として、光反射層14a及び14bの関係が赤外線反射膜1の上記例と同様であり、光反射層16aが右旋回性のキラル剤を含有する液晶組成物からなり、光反射層16bが左旋回性のキラル剤を含有する液晶組成物からなり、光反射層16a及び16bで螺旋ピッチが同程度d16nmであり、及びd14≠d16を満足する例が挙げられる。この条件を満足する赤外線反射膜1は、上記赤外線反射膜1の例と同様の効果を示すとともに、さらに、光反射層16a及び16bによって、反射される光の波長帯域が拡張し、広帯域の光反射性を示す。
本発明の赤外線反射膜は、各層のコレステリック液晶相に基づく選択反射特性を示す。本発明の赤外線反射膜は、右捩れ及び左捩れのいずれのコレステリック液晶相を固定してなる層を有していてもよい。同一の螺旋ピッチの右捩れ及び左捩れのコレステリック液晶相を固定した層をそれぞれ有していると、特定の波長の光に対する選択反射率が高くなるので好ましい。また、同一の螺旋ピッチの右捩れ及び左捩れのコレステリック液晶相を固定した層の対を、複数有していると、選択反射率を高められるとともに、選択反射波長域を広帯域化するので好ましい。
なお、コレステリック液晶相の旋回の方向は、棒状液晶の種類又は添加されるキラル剤の種類によって調整でき、螺旋ピッチは、これらの材料の濃度によって調整できる。
(コレステリック液晶を含む赤外光反射層の反射波長)
本発明の赤外線反射膜の各層の選択反射波長については特に制限はない。本発明の赤外線反射膜は、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長が1300nm〜1800nmの範囲を包含することが好ましく、1400nm〜1800nmであることがより好ましく、1500nm〜1700nmであることが特に好ましい。但し、上記帯域の波長以外についても赤外線を反射してもよく、例えば、前記誘電体多層膜によって可視光線の紫色の光をなるべく反射せず、紫外線をなるべく反射するようにするためには、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長の下限値が1200nmや、1140nmであってもよい。
本発明の赤外線反射膜の各層の選択反射波長については特に制限はない。本発明の赤外線反射膜は、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長が1300nm〜1800nmの範囲を包含することが好ましく、1400nm〜1800nmであることがより好ましく、1500nm〜1700nmであることが特に好ましい。但し、上記帯域の波長以外についても赤外線を反射してもよく、例えば、前記誘電体多層膜によって可視光線の紫色の光をなるべく反射せず、紫外線をなるべく反射するようにするためには、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長の下限値が1200nmや、1140nmであってもよい。
また、用途に応じて、螺旋ピッチを調整することで、前記誘電体多層膜によって反射できる波長光と重複する波長光に対する反射特性を持たせることもできる。一例として、少なくとも1層が、波長800nm以上の赤外光波長域の光の一部を反射する、いわゆる赤外反射膜であり、それにより遮熱性を示す。この場合、赤外線反射膜の一例は、波長900nm〜1160nmの太陽光を80%以上反射することが可能であり、さらには90%以上反射することが可能であることが好ましい。この性能を使ってウインドウフィルムを作ると、JIS A−5759(建築窓ガラス用フィルム)で規定されている遮蔽係数で0.7以下となる高い遮熱性能を達成可能である。
<赤外線反射膜の製造方法>
次に、本発明の赤外光反射膜の作製に用いられる材料及び作製方法の例について詳細に説明する。
本発明の赤外光反射膜では、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層の形成に、硬化性の液晶組成物を用いるのが好ましい。前記液晶組成物の一例は、棒状液晶化合物、光学活性化合物(キラル剤)、及び重合開始剤を少なくとも含有する。各成分を2種以上含んでいてもよい。例えば、重合性の液晶化合物と非重合性の液晶化合物との併用が可能である。また、低分子液晶化合物と高分子液晶化合物との併用も可能である。更に、配向の均一性や塗布適性、膜強度を向上させるために、水平配向剤、ムラ防止剤、ハジキ防止剤、及び重合性モノマー等の種々の添加剤から選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。また、前記液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、金属酸化物微粒子等を、光学的性能を低下させない範囲で添加することができる。
次に、本発明の赤外光反射膜の作製に用いられる材料及び作製方法の例について詳細に説明する。
本発明の赤外光反射膜では、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層の形成に、硬化性の液晶組成物を用いるのが好ましい。前記液晶組成物の一例は、棒状液晶化合物、光学活性化合物(キラル剤)、及び重合開始剤を少なくとも含有する。各成分を2種以上含んでいてもよい。例えば、重合性の液晶化合物と非重合性の液晶化合物との併用が可能である。また、低分子液晶化合物と高分子液晶化合物との併用も可能である。更に、配向の均一性や塗布適性、膜強度を向上させるために、水平配向剤、ムラ防止剤、ハジキ防止剤、及び重合性モノマー等の種々の添加剤から選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。また、前記液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、金属酸化物微粒子等を、光学的性能を低下させない範囲で添加することができる。
前記硬化性液晶組成物に含まれる材料について説明する。
前記光反射層の形成に用いる前記硬化性液晶組成物は、例えば、棒状液晶化合物、該棒状液晶化合物の配向を制御可能な配向制御剤、及び溶剤を少なくとも含有することも好ましく、前記棒状液晶化合物は重合性棒状液晶化合物であることがより好ましい。
また、前記硬化性液晶組成物は棒状液晶化合物、光学活性化合物(キラル剤、カイラル剤とも言う)、及び重合開始剤を少なくとも含有することが好ましい。
さらに、重合開始剤を含有することがより好ましい。各成分を2種以上含んでいてもよい。例えば、重合性の液晶化合物と非重合性の液晶化合物との併用が可能である。また、低分子液晶化合物と高分子液晶化合物との併用も可能である。
その他、配向の均一性や塗布適性、膜強度を向上させるために、水平配向剤、ムラ防止剤、ハジキ防止剤、及び重合性モノマー等の種々の添加剤から選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。また、前記硬化性液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤等を、光学的性能を低下させない範囲で添加することができる。
以下、前記硬化性液晶組成物に好ましく含まれる材料について説明する。
前記光反射層の形成に用いる前記硬化性液晶組成物は、例えば、棒状液晶化合物、該棒状液晶化合物の配向を制御可能な配向制御剤、及び溶剤を少なくとも含有することも好ましく、前記棒状液晶化合物は重合性棒状液晶化合物であることがより好ましい。
また、前記硬化性液晶組成物は棒状液晶化合物、光学活性化合物(キラル剤、カイラル剤とも言う)、及び重合開始剤を少なくとも含有することが好ましい。
さらに、重合開始剤を含有することがより好ましい。各成分を2種以上含んでいてもよい。例えば、重合性の液晶化合物と非重合性の液晶化合物との併用が可能である。また、低分子液晶化合物と高分子液晶化合物との併用も可能である。
その他、配向の均一性や塗布適性、膜強度を向上させるために、水平配向剤、ムラ防止剤、ハジキ防止剤、及び重合性モノマー等の種々の添加剤から選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。また、前記硬化性液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤等を、光学的性能を低下させない範囲で添加することができる。
以下、前記硬化性液晶組成物に好ましく含まれる材料について説明する。
(1)重合性棒状液晶化合物
本発明に使用可能な棒状液晶化合物の例は、棒状ネマチック液晶化合物である。前記棒状ネマチック液晶化合物の例には、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
本発明に使用可能な棒状液晶化合物の例は、棒状ネマチック液晶化合物である。前記棒状ネマチック液晶化合物の例には、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
本発明に利用する棒状液晶化合物は、重合性であっても非重合性であってもよい。重合性基を有しない棒状液晶化合物については、様々な文献(例えば、Y. Goto et.al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1995, Vol. 260, pp.23-28)に記載がある。
重合性棒状液晶化合物は、重合性基を棒状液晶化合物に導入することで得られる。重合性基の例には、不飽和重合性基、エポキシ基、及びアジリジニル基が含まれ、不飽和重合性基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基が特に好ましい。重合性基は種々の方法で、棒状液晶化合物の分子中に導入できる。重合性棒状液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは1〜6個、より好ましくは1〜3個である。重合性棒状液晶化合物の例は、Makromol.Chem.,190巻、2255頁(1989年)、Advanced Materials 5巻、107頁(1993年)、米国特許第4683327号明細書、同5622648号明細書、同5770107号明細書、国際公開WO95/22586号公報、同95/24455号公報、同97/00600号公報、同98/23580号公報、同98/52905号公報、特開平1−272551号公報、同6−16616号公報、同7−110469号公報、同11−80081号公報、及び特開2001−328973号公報などに記載の化合物が含まれる。2種類以上の重合性棒状液晶化合物を併用してもよい。2種類以上の重合性棒状液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。
重合性棒状液晶化合物は、重合性基を棒状液晶化合物に導入することで得られる。重合性基の例には、不飽和重合性基、エポキシ基、及びアジリジニル基が含まれ、不飽和重合性基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基が特に好ましい。重合性基は種々の方法で、棒状液晶化合物の分子中に導入できる。重合性棒状液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは1〜6個、より好ましくは1〜3個である。重合性棒状液晶化合物の例は、Makromol.Chem.,190巻、2255頁(1989年)、Advanced Materials 5巻、107頁(1993年)、米国特許第4683327号明細書、同5622648号明細書、同5770107号明細書、国際公開WO95/22586号公報、同95/24455号公報、同97/00600号公報、同98/23580号公報、同98/52905号公報、特開平1−272551号公報、同6−16616号公報、同7−110469号公報、同11−80081号公報、及び特開2001−328973号公報などに記載の化合物が含まれる。2種類以上の重合性棒状液晶化合物を併用してもよい。2種類以上の重合性棒状液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。
(2) 配向制御剤
前記硬化性液晶組成物中に、安定的に又は迅速にコレステリック液晶相となるのに寄与する配向制御剤を添加してもよい。配向制御剤の例には、下記一般式(I)〜(IV)で表される化合物が含まれる。これらから選択される2種以上を含有していてもよい。これらの化合物は、層の空気界面において、液晶化合物の分子のチルト角を低減若しくは実質的に水平配向させることができる。さらに、下記式(I)〜(IV)の化合物はいずれも、下層から上層への拡散性に優れ、本発明の方法において、特に有用な配向制御剤である。
尚、本明細書で「水平配向」とは、液晶分子長軸と膜面が平行であることをいうが、厳密に平行であることを要求するものではなく、本明細書では、水平面とのなす傾斜角が20度未満の配向を意味するものとする。液晶化合物が空気界面付近で水平配向する場合、配向欠陥が生じ難いため、可視光領域での透明性が高くなり、また赤外領域での反射率が増大する。一方、液晶化合物の分子が大きなチルト角で配向すると、コレステリック液晶相の螺旋軸が膜面法線からずれるため、反射率が低下したり、フィンガープリントパターンが発生し、ヘイズの増大や回折性を示したりするため好ましくない。
前記硬化性液晶組成物中に、安定的に又は迅速にコレステリック液晶相となるのに寄与する配向制御剤を添加してもよい。配向制御剤の例には、下記一般式(I)〜(IV)で表される化合物が含まれる。これらから選択される2種以上を含有していてもよい。これらの化合物は、層の空気界面において、液晶化合物の分子のチルト角を低減若しくは実質的に水平配向させることができる。さらに、下記式(I)〜(IV)の化合物はいずれも、下層から上層への拡散性に優れ、本発明の方法において、特に有用な配向制御剤である。
尚、本明細書で「水平配向」とは、液晶分子長軸と膜面が平行であることをいうが、厳密に平行であることを要求するものではなく、本明細書では、水平面とのなす傾斜角が20度未満の配向を意味するものとする。液晶化合物が空気界面付近で水平配向する場合、配向欠陥が生じ難いため、可視光領域での透明性が高くなり、また赤外領域での反射率が増大する。一方、液晶化合物の分子が大きなチルト角で配向すると、コレステリック液晶相の螺旋軸が膜面法線からずれるため、反射率が低下したり、フィンガープリントパターンが発生し、ヘイズの増大や回折性を示したりするため好ましくない。
前記式中、Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、フッ素原子で置換されていてもよい炭素原子数1〜30のアルコキシ基を表し、炭素原子数1〜20のアルコキシ基がより好ましく、炭素原子数1〜15のアルコキシ基がさらに好ましい。但し、アルコキシ基中の1以上のCH2及び互いに隣接しない2以上のCH2は、−O−、−S−、−OCO−、−COO−、−NRa−、−NRaCO−、−CONRa−、−NRaSO2−、又は−SO2NRa−で置換されていてもよい。Raは、水素原子又は炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。1以上のフッ素原子を有するのが、層の空気界面に多く分布して偏在し、上層への溶出や拡散が容易になるので好ましい。末端の炭素原子がフッ素原子で置換されているのが好ましく、末端にパーフルオロアルキル基を有しているのが好ましい。
Rの好ましい例には、
−OCnH2n+1
−(OC2H4)n1(CF2)n2F
−(OC3H6)n1(CF2)n2F
−(OC2H4)n1NRaSO2(CF2)n2F
−(OC3H6)n1NRaSO2(CF2)n2F
なお、上記式中、n、n1及びn2はそれぞれ1以上の整数であり、nは1〜20であるのが好ましく、5〜15であるのがより好ましく;n1は1〜10であるのが好ましく、1〜5であるのがより好ましく;n2は1〜10であるのが好ましく、2〜10であるのがより好ましい。
−OCnH2n+1
−(OC2H4)n1(CF2)n2F
−(OC3H6)n1(CF2)n2F
−(OC2H4)n1NRaSO2(CF2)n2F
−(OC3H6)n1NRaSO2(CF2)n2F
なお、上記式中、n、n1及びn2はそれぞれ1以上の整数であり、nは1〜20であるのが好ましく、5〜15であるのがより好ましく;n1は1〜10であるのが好ましく、1〜5であるのがより好ましく;n2は1〜10であるのが好ましく、2〜10であるのがより好ましい。
前記式中、m1、m2及びm3はそれぞれ、1以上の整数を表す。
m1は、1又は2であるのが好ましく、2であるのがより好ましい。1である場合はパラ位、2である場合は、パラ位とメタ位にRが置換しているのが好ましい。
m2は、1又は2であるのが好ましく、1であるのがより好ましい。1である場合はパラ位、2である場合は、パラ位とメタ位にRが置換しているのが好ましい。
m3は、1〜3であるのが好ましく、−COOHに対して、2つのメタ位と1つのパラ位にRが置換しているのが好ましい。
m1は、1又は2であるのが好ましく、2であるのがより好ましい。1である場合はパラ位、2である場合は、パラ位とメタ位にRが置換しているのが好ましい。
m2は、1又は2であるのが好ましく、1であるのがより好ましい。1である場合はパラ位、2である場合は、パラ位とメタ位にRが置換しているのが好ましい。
m3は、1〜3であるのが好ましく、−COOHに対して、2つのメタ位と1つのパラ位にRが置換しているのが好ましい。
前記式(I)の化合物の例には、特開2005−99248号公報の[0092]及び[0093]中に例示されている化合物が含まれる。
前記式(II)の化合物の例には、特開2002−129162号公報の[0076]〜{0078}及び[0082]〜[0085]中に例示されている化合物が含まれる。
前記式(III)の化合物の例には、特開2005−99248号公報の[0094]及び[0095]中に例示されている化合物が含まれる。
前記式(IV)の化合物の例には、特開2005−99248号公報の[0096]中に例示されている化合物が含まれる。
前記式(II)の化合物の例には、特開2002−129162号公報の[0076]〜{0078}及び[0082]〜[0085]中に例示されている化合物が含まれる。
前記式(III)の化合物の例には、特開2005−99248号公報の[0094]及び[0095]中に例示されている化合物が含まれる。
前記式(IV)の化合物の例には、特開2005−99248号公報の[0096]中に例示されている化合物が含まれる。
前記硬化性液晶組成物中における、配向制御剤の添加量は、液晶化合物の質量の0.01〜10質量%が好ましく、0.01〜5質量%がより好ましく、0.02〜1質量%が特に好ましい。
(3)溶剤
前記硬化性液晶組成物中における、前記溶剤としては特に制限はなく、公知の液晶性化合物の溶剤を用いることができる。例えば、前記溶剤としては、溶剤の種類については特に制限はない。例えば、ケトン類(アセトン、2−ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなど)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、脂肪族炭化水素類(ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(トルエン、キシレンなど)、ハロゲン化炭素類(ジクロロメタン、ジクロロエタンなど)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、水、アルコール類(エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノールなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)などが例示できる。その中でも、安全性の観点から、2−ブタノンを用いることがより好ましい。一方、配向制御剤が溶解しやすいように極性の高い溶剤を用いることもでき、具体的にはトルエン、メチルエチルケトン、N−メチルピロリドン等がこの場合は好ましい。これらの溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
塗膜形成性や生産効率などの観点で、前記硬化性液晶組成物中における固形分濃度は、10〜50%であることが好ましく、15〜40%であることがさらに好ましい。
前記硬化性液晶組成物中における、前記溶剤としては特に制限はなく、公知の液晶性化合物の溶剤を用いることができる。例えば、前記溶剤としては、溶剤の種類については特に制限はない。例えば、ケトン類(アセトン、2−ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなど)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、脂肪族炭化水素類(ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(トルエン、キシレンなど)、ハロゲン化炭素類(ジクロロメタン、ジクロロエタンなど)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、水、アルコール類(エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノールなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)などが例示できる。その中でも、安全性の観点から、2−ブタノンを用いることがより好ましい。一方、配向制御剤が溶解しやすいように極性の高い溶剤を用いることもでき、具体的にはトルエン、メチルエチルケトン、N−メチルピロリドン等がこの場合は好ましい。これらの溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
塗膜形成性や生産効率などの観点で、前記硬化性液晶組成物中における固形分濃度は、10〜50%であることが好ましく、15〜40%であることがさらに好ましい。
(4) 光学活性化合物(キラル剤)
前記硬化性液晶組成物は、コレステリック液晶相を示すものであり、そのためには、光学活性化合物を含有しているのが好ましい。但し、上記棒状液晶化合物が不正炭素原子を有する分子である場合には、光学活性化合物を添加しなくても、コレステリック液晶相を安定的に形成可能である場合もある。前記光学活性化合物は、公知の種々のキラル剤(例えば、液晶デバイスハンドブック、第3章4−3項、TN、STN用キラル剤、199頁、日本学術振興会第142委員会編、1989に記載)から選択することができる。光学活性化合物は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物あるいは面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファンおよびこれらの誘導体が含まれる。光学活性化合物(キラル剤)は、重合性基を有していてもよい。光学活性化合物が重合性基を有するとともに、併用する棒状液晶化合物も重合性基を有する場合は、重合性光学活性化合物と重合性棒状液晶合物との重合反応により、棒状液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、光学活性化合物から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性光学活性化合物が有する重合性基は、重合性棒状液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であることが好ましい。従って、光学活性化合物の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基又はアジリジニル基であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることが特に好ましい。
また、光学活性化合物は、液晶化合物であってもよい。
前記硬化性液晶組成物は、コレステリック液晶相を示すものであり、そのためには、光学活性化合物を含有しているのが好ましい。但し、上記棒状液晶化合物が不正炭素原子を有する分子である場合には、光学活性化合物を添加しなくても、コレステリック液晶相を安定的に形成可能である場合もある。前記光学活性化合物は、公知の種々のキラル剤(例えば、液晶デバイスハンドブック、第3章4−3項、TN、STN用キラル剤、199頁、日本学術振興会第142委員会編、1989に記載)から選択することができる。光学活性化合物は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物あるいは面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファンおよびこれらの誘導体が含まれる。光学活性化合物(キラル剤)は、重合性基を有していてもよい。光学活性化合物が重合性基を有するとともに、併用する棒状液晶化合物も重合性基を有する場合は、重合性光学活性化合物と重合性棒状液晶合物との重合反応により、棒状液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、光学活性化合物から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性光学活性化合物が有する重合性基は、重合性棒状液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であることが好ましい。従って、光学活性化合物の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基又はアジリジニル基であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることが特に好ましい。
また、光学活性化合物は、液晶化合物であってもよい。
前記硬化性液晶組成物中の光学活性化合物は、併用される液晶化合物に対して、1〜30モル%であることが好ましい。光学活性化合物の使用量は、より少なくした方が液晶性に影響を及ぼさないことが多いため好まれる。従って、キラル剤として用いられる光学活性化合物は、少量でも所望の螺旋ピッチの捩れ配向を達成可能なように、強い捩り力のある化合物が好ましい。この様な、強い捩れ力を示すキラル剤としては、例えば、特開2003−287623公報に記載のキラル剤が挙げられ、本発明に好ましく用いることができる。
(5) 重合開始剤
前記光反射層の形成に用いる硬化性液晶組成物は、重合性液晶組成物であるのが好ましく、そのためには、重合開始剤を含有しているのが好ましい。前記重合性液晶組成物の一例は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤を含有する、紫外線硬化性液晶組成物である。前記光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、アクリジン及びフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許第4239850号明細書記載)及びオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)等が挙げられる。
前記光反射層の形成に用いる硬化性液晶組成物は、重合性液晶組成物であるのが好ましく、そのためには、重合開始剤を含有しているのが好ましい。前記重合性液晶組成物の一例は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤を含有する、紫外線硬化性液晶組成物である。前記光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、アクリジン及びフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許第4239850号明細書記載)及びオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)等が挙げられる。
光重合開始剤の使用量は、硬化性液晶組成物(塗布液の場合は固形分)の0.1〜20質量%であることが好ましく、1〜8質量%であることがさらに好ましい。
(添加剤の調整)
本発明の赤外線反射膜は、反射する最大波長のピーク(極大値)が、700nm以上の、いわゆる赤外線反射特性の光反射層を有することが好ましく、反射する光の波長のピークが、800〜1300nmの範囲に1つ以上あるのが好ましい。波長700nm以上の光に対する選択反射性は、一般的には、螺旋ピッチが500〜1350nm程度(好ましくは500〜900nm程度、より好ましくは550〜800nm程度)であり、及び厚みが1μm〜8μm程度(好ましくは3〜8μm程度)のコレステリック液晶相によって達成される。
前記光反射層の選択反射波長は螺旋ピッチで決定され、及び選択波長は光の入射方向が層面に対して法線方向から傾斜すると、低波長側にシフトする傾向がある。よって、例えば、まず法線方向からの入射に対して螺旋ピッチを最適化し、入射角と選択反射波長の短波長シフトの関係を実測により確認し、螺旋ピッチを算出することができる。算出された所望の螺旋ピッチは、キラル剤の種類、その添加量、及び重合反応率等の要因の少なくとも1つを調整することで達成できる。
すなわち、前記赤外線反射膜の製造方法において、光反射層の形成に用いる材料(主には液晶材料及びキラル剤)の種類及びその濃度等を調整することで、所望の螺旋ピッチの光反射層を形成することができ、また、キラル剤又は液晶材料そのものを選択することで、所望の旋光性のコレステリック液晶相とすることができる。また層の厚みは、塗布量を調整することで所望の範囲とすることができる。
本発明の赤外線反射膜は、反射する最大波長のピーク(極大値)が、700nm以上の、いわゆる赤外線反射特性の光反射層を有することが好ましく、反射する光の波長のピークが、800〜1300nmの範囲に1つ以上あるのが好ましい。波長700nm以上の光に対する選択反射性は、一般的には、螺旋ピッチが500〜1350nm程度(好ましくは500〜900nm程度、より好ましくは550〜800nm程度)であり、及び厚みが1μm〜8μm程度(好ましくは3〜8μm程度)のコレステリック液晶相によって達成される。
前記光反射層の選択反射波長は螺旋ピッチで決定され、及び選択波長は光の入射方向が層面に対して法線方向から傾斜すると、低波長側にシフトする傾向がある。よって、例えば、まず法線方向からの入射に対して螺旋ピッチを最適化し、入射角と選択反射波長の短波長シフトの関係を実測により確認し、螺旋ピッチを算出することができる。算出された所望の螺旋ピッチは、キラル剤の種類、その添加量、及び重合反応率等の要因の少なくとも1つを調整することで達成できる。
すなわち、前記赤外線反射膜の製造方法において、光反射層の形成に用いる材料(主には液晶材料及びキラル剤)の種類及びその濃度等を調整することで、所望の螺旋ピッチの光反射層を形成することができ、また、キラル剤又は液晶材料そのものを選択することで、所望の旋光性のコレステリック液晶相とすることができる。また層の厚みは、塗布量を調整することで所望の範囲とすることができる。
(赤外光反射膜の製造)
本発明の赤外光反射膜は、前記誘電体多層膜を形成した基板上に、さらに塗布方法によって作製されるのが好ましい。製造方法の一例は、
(1) 前記誘電体多層膜を形成した基板の誘電体多層膜表面に、硬化性の液晶組成物を塗布して、コレステリック液晶相の状態にすること、
(2) 前記硬化性の液晶組成物に紫外線を照射して硬化反応を進行させ、コレステリック液晶相を固定して光反射層を形成すること、
を少なくとも含む製造方法である。
(1)及び(2)の工程を、任意の回数繰り返してもよく、前記誘電体多層膜を形成した基板の誘電体多層膜上で4回繰り返すことで図2に示す構成と同様の構成の赤外光反射板を作製することができる。
本発明の赤外光反射膜は、前記誘電体多層膜を形成した基板上に、さらに塗布方法によって作製されるのが好ましい。製造方法の一例は、
(1) 前記誘電体多層膜を形成した基板の誘電体多層膜表面に、硬化性の液晶組成物を塗布して、コレステリック液晶相の状態にすること、
(2) 前記硬化性の液晶組成物に紫外線を照射して硬化反応を進行させ、コレステリック液晶相を固定して光反射層を形成すること、
を少なくとも含む製造方法である。
(1)及び(2)の工程を、任意の回数繰り返してもよく、前記誘電体多層膜を形成した基板の誘電体多層膜上で4回繰り返すことで図2に示す構成と同様の構成の赤外光反射板を作製することができる。
前記(1)工程では、まず、前記誘電体多層膜を形成した基板の誘電体多層膜の表面に、前記硬化性液晶組成物を塗布する。前記硬化性の液晶組成物は、溶媒に材料を溶解及び/又は分散した、塗布液として調製されるのが好ましい。前記塗布液の塗布は、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法等の種々の方法によって行うことができる。また、インクジェット装置を用いて、液晶組成物をノズルから吐出して、塗膜を形成することもできる。
次に、表面に塗布され、塗膜となった硬化性液晶組成物を、コレステリック液晶相の状態にする。前記硬化性液晶組成物が、溶媒を含む塗布液として調製されている態様では、塗膜を乾燥し、溶媒を除去することで、コレステリック液晶相の状態にすることができる場合がある。また、コレステリック液晶相への転移温度とするために、所望により、前記塗膜を加熱してもよい。例えば、一旦等方性相の温度まで加熱し、その後、コレステリック液晶相転移温度まで冷却する等によって、安定的にコレステリック液晶相の状態にすることができる。前記硬化性液晶組成物の液晶相転移温度は、製造適性等の面から10〜250℃の範囲内であることが好ましく、10〜150℃の範囲内であることがより好ましい。10℃未満であると液晶相を呈する温度範囲にまで温度を下げるために冷却工程等が必要となることがある。また200℃以下であれば、一旦液晶相を呈する温度範囲よりもさらに高温の等方性液体状態にするために高温を要したりすることがなく、熱エネルギーの浪費、光透過性支持体の変形、変質等を防ぐことができる。
次に、(2)の工程では、コレステリック液晶相の状態となった塗膜の硬化反応を進行させる。前記コレステリック液晶相の状態となった塗膜の硬化反応を進行させる方法としては特に制限はなく、公知の方法を用いることができるが、その中でも紫外線を照射する方法を好ましく用いることができる。
前記紫外線照射には、紫外線ランプ等の光源が利用される。この工程では、紫外線を照射することによって、前記液晶組成物の硬化反応が進行し、コレステリック液晶相が固定されて、光反射層が形成される。
紫外線の照射エネルギー量については特に制限はないが、一般的には、100mJ/cm2〜800mJ/cm2程度が好ましい。また、前記塗膜に紫外線を照射する時間については特に制限はないが、硬化膜の充分な強度及び生産性の双方の観点から決定されるであろう。
また、紫外線の波長についても特に制限はないが、赤外線反射膜の用途や前記光反射膜に求められる硬化後の強度に応じて、紫外線カットフィルタや紫外線吸収能を示す樹脂フィルムを用いて特定の波長の紫外線をカットしてもよい。
前記紫外線照射には、紫外線ランプ等の光源が利用される。この工程では、紫外線を照射することによって、前記液晶組成物の硬化反応が進行し、コレステリック液晶相が固定されて、光反射層が形成される。
紫外線の照射エネルギー量については特に制限はないが、一般的には、100mJ/cm2〜800mJ/cm2程度が好ましい。また、前記塗膜に紫外線を照射する時間については特に制限はないが、硬化膜の充分な強度及び生産性の双方の観点から決定されるであろう。
また、紫外線の波長についても特に制限はないが、赤外線反射膜の用途や前記光反射膜に求められる硬化後の強度に応じて、紫外線カットフィルタや紫外線吸収能を示す樹脂フィルムを用いて特定の波長の紫外線をカットしてもよい。
硬化反応を促進するため、加熱条件下で紫外線照射を実施してもよい。また、紫外線照射時の温度は、コレステリック液晶相が乱れないように、コレステリック液晶相を呈する温度範囲に維持するのが好ましい。また、雰囲気の酸素濃度は重合度に関与するため、空気中で所望の重合度に達せず、膜強度が不十分の場合には、窒素置換等の方法により、雰囲気中の酸素濃度を低下させることが好ましい。好ましい酸素濃度としては、10%以下が好ましく、7%以下がさらに好ましく、3%以下が最も好ましい。紫外線照射によって進行される硬化反応(例えば重合反応)の反応率は、層の機械的強度の保持等や未反応物が層から流出するのを抑える等の観点から、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがよりさらに好ましい。反応率を向上させるためには照射する紫外線の照射量を増大する方法や窒素雰囲気下あるいは加熱条件下での重合が効果的である。また、一旦重合させた後に、重合温度よりも高温状態で保持して熱重合反応によって反応をさらに推し進める方法や、再度紫外線を照射する(ただし、本発明の条件を満足する条件で照射する)方法を用いることもできる。反応率の測定は反応性基(例えば重合性基)の赤外振動スペクトルの吸収強度を、反応進行の前後で比較することによって行うことができる。
上記工程では、コレステリック液晶相が固定されて、光反射層が形成される。ここで、液晶相を「固定化した」状態は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持された状態が最も典型的、且つ好ましい態様である。それだけには限定されず、具体的には、通常0℃〜50℃、より過酷な条件下では−30℃〜70℃の温度範囲において、該層に流動性が無く、また外場や外力によって配向形態に変化を生じさせることなく、固定化された配向形態を安定に保ち続けることができる状態を意味するものとする。本発明では、紫外線照射によって進行する硬化反応により、コレステリック液晶相の配向状態を固定する。
なお、本発明の赤外光反射膜においては、コレステリック液晶相の光学的性質が層中において保持されていれば十分であり、最終的に層中の液晶組成物がもはや液晶性を示す必要はない。例えば、液晶組成物が、硬化反応により高分子量化して、もはや液晶性を失っていてもよい。
なお、本発明の赤外光反射膜においては、コレステリック液晶相の光学的性質が層中において保持されていれば十分であり、最終的に層中の液晶組成物がもはや液晶性を示す必要はない。例えば、液晶組成物が、硬化反応により高分子量化して、もはや液晶性を失っていてもよい。
(複数の光反射層間の関係)
本発明の赤外光反射膜は、右円偏光の光を反射する層及び左円偏光の光を反射する層を少なくとも一層ずつ形成されることが好ましい。例えば、図1および図2に基づいて説明すると、光反射層14aの表面に、光反射層14bを形成するために、硬化性液晶組成物を塗布する。当該硬化性液晶組成物も、光反射層14aと同様、コレステリック液晶相を示すために、右旋回性又は左旋回性のキラル剤、及び/又は、不斉炭素原子を有する液晶材料を含有する。特に、光反射層14aの形成に用いられるキラル剤と異なる方向の旋回性のキラル剤、例えば、光反射層14aの形成に用いられる液晶組成物が右旋回性のキラル剤を含有する態様では、左旋回性のキラル剤を、及び光反射層14aの形成に用いられる液晶組成物が左旋回性のキラル剤を含有する態様では、右旋回性のキラル剤を、含有しているのが好ましい。
前記右円偏光の光を反射する層及び前記左円偏光の光を反射する層は、互いに隣接していることが好ましい。これらの2層の光反射層が同程度の螺旋ピッチを有するとともに、互いに逆向きの旋光性を示している態様である。この態様では、同程度の波長の左及び右円偏光のいずれも反射することができるので好ましい。例えば、一方の光反射層が右旋回性のキラル剤を含有する硬化性液晶組成物からなり、他方の光反射層が左旋回性のキラル剤を含有する硬化性液晶組成物からなり、これらの光反射層の螺旋ピッチが同程度である例が挙げられる。また、この隣接する2層の光反射層の組を、2組以上有し、組間で螺旋ピッチが互いに異なっていると、反射される光の波長帯域が拡張し、広帯域の光反射性を示す。
本発明の赤外光反射膜は、右円偏光の光を反射する層及び左円偏光の光を反射する層を少なくとも一層ずつ形成されることが好ましい。例えば、図1および図2に基づいて説明すると、光反射層14aの表面に、光反射層14bを形成するために、硬化性液晶組成物を塗布する。当該硬化性液晶組成物も、光反射層14aと同様、コレステリック液晶相を示すために、右旋回性又は左旋回性のキラル剤、及び/又は、不斉炭素原子を有する液晶材料を含有する。特に、光反射層14aの形成に用いられるキラル剤と異なる方向の旋回性のキラル剤、例えば、光反射層14aの形成に用いられる液晶組成物が右旋回性のキラル剤を含有する態様では、左旋回性のキラル剤を、及び光反射層14aの形成に用いられる液晶組成物が左旋回性のキラル剤を含有する態様では、右旋回性のキラル剤を、含有しているのが好ましい。
前記右円偏光の光を反射する層及び前記左円偏光の光を反射する層は、互いに隣接していることが好ましい。これらの2層の光反射層が同程度の螺旋ピッチを有するとともに、互いに逆向きの旋光性を示している態様である。この態様では、同程度の波長の左及び右円偏光のいずれも反射することができるので好ましい。例えば、一方の光反射層が右旋回性のキラル剤を含有する硬化性液晶組成物からなり、他方の光反射層が左旋回性のキラル剤を含有する硬化性液晶組成物からなり、これらの光反射層の螺旋ピッチが同程度である例が挙げられる。また、この隣接する2層の光反射層の組を、2組以上有し、組間で螺旋ピッチが互いに異なっていると、反射される光の波長帯域が拡張し、広帯域の光反射性を示す。
<基材>
本発明の赤外光反射膜は、基材基板を有することが好ましいが、当該基板は自己支持性があり、上記光反射層を支持するものであれば、材料及び光学的特性についてなんら限定はない。用途によっては、紫外光に対する高い透明性が要求されるであろう。所定の光学特性を満足するように、生産工程を管理して製造される、λ/2板等の特殊の位相差板であってもよいし、また、面内レターデーションのバラツキが大きく、具体的には、波長1000nmの面内レターデーションRe(1000)のバラツキで表現すれば、Re(1000)のバラツキが20nm以上、また100nm以上であり、所定の位相差板としては使用不可能なポリマーフィルム等であってもよい。また基板の面内レターデーションについても特に制限はなく、例えば、波長1000nmの面内レターデーションRe(1000)が、800〜13000nmである位相差板等を用いることができる。また、基材はガラスであってもよい。本発明の赤外光反射膜は、前記基材がガラス基板であることが好ましい。
本発明の赤外光反射膜は、基材基板を有することが好ましいが、当該基板は自己支持性があり、上記光反射層を支持するものであれば、材料及び光学的特性についてなんら限定はない。用途によっては、紫外光に対する高い透明性が要求されるであろう。所定の光学特性を満足するように、生産工程を管理して製造される、λ/2板等の特殊の位相差板であってもよいし、また、面内レターデーションのバラツキが大きく、具体的には、波長1000nmの面内レターデーションRe(1000)のバラツキで表現すれば、Re(1000)のバラツキが20nm以上、また100nm以上であり、所定の位相差板としては使用不可能なポリマーフィルム等であってもよい。また基板の面内レターデーションについても特に制限はなく、例えば、波長1000nmの面内レターデーションRe(1000)が、800〜13000nmである位相差板等を用いることができる。また、基材はガラスであってもよい。本発明の赤外光反射膜は、前記基材がガラス基板であることが好ましい。
可視光に対する透過性が高いポリマーフィルムとしては、液晶表示装置等の表示装置の部材として用いられる種々の光学フィルム用のポリマーフィルムが挙げられる。前記基板としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステルフィルム;ポリカーボネート(PC)フィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム;ポリイミドフィルム、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム、などが挙げられる。ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロースが好ましい。
<赤外線反射膜の特性>
本発明の赤外線反射膜は、以下の特性を有する。
本発明の赤外線反射膜は、以下の特性を有する。
(赤外線反射膜全体の反射波長帯域)
本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長が800nm〜1800nmの範囲を包含することが好ましく、850nm〜1700nmであることがより好ましく、900nm〜1650nmであることが特に好ましい。但し、求められる性能によっては、750nm以上の波長の赤外線を反射してもよい。
さらに、本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜により紫外線も反射できることがより好ましい。具体的には、前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する紫外線の波長が、400nm以下の範囲を含むことが好ましく、380nm以下の範囲を含むことがより好ましい。
本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長が800nm〜1800nmの範囲を包含することが好ましく、850nm〜1700nmであることがより好ましく、900nm〜1650nmであることが特に好ましい。但し、求められる性能によっては、750nm以上の波長の赤外線を反射してもよい。
さらに、本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜により紫外線も反射できることがより好ましい。具体的には、前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する紫外線の波長が、400nm以下の範囲を含むことが好ましく、380nm以下の範囲を含むことがより好ましい。
(可視光透過率)
本発明の赤外線反射膜は、可視光透過率が70%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、80%以上であることが特に好ましい。
本発明の赤外線反射膜は、可視光透過率が70%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、80%以上であることが特に好ましい。
(電波透過率)
本発明の赤外線反射膜は、面抵抗率が1.0×1012Ω/□以上であることが好ましく、5.0×1012Ω/□以上であることがより好ましく、9.0×1012Ω/□以上であることが特に好ましい。本発明の赤外線反射膜は、金属膜を含まないために面抵抗率が高く、電波透過性が高い。
本発明の赤外線反射膜は、面抵抗率が1.0×1012Ω/□以上であることが好ましく、5.0×1012Ω/□以上であることがより好ましく、9.0×1012Ω/□以上であることが特に好ましい。本発明の赤外線反射膜は、金属膜を含まないために面抵抗率が高く、電波透過性が高い。
(総厚み)
また、光反射性積層膜の総厚みについては特に制限はないが、コレステリック液晶相を固定した層を4層以上含み、赤外線反射域に広く光反射特性、即ち遮熱性、を示す態様では、各層の厚みは、3〜6μm程度であり、且つ光反射性積層膜の総厚みd3は、通常、15〜40μm程度になるであろう。
本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層の合計膜厚が10〜60μmであることが好ましく、20〜40μmであることがより好ましく、25〜35μmであることが特に好ましい。
また、光反射性積層膜の総厚みについては特に制限はないが、コレステリック液晶相を固定した層を4層以上含み、赤外線反射域に広く光反射特性、即ち遮熱性、を示す態様では、各層の厚みは、3〜6μm程度であり、且つ光反射性積層膜の総厚みd3は、通常、15〜40μm程度になるであろう。
本発明の赤外線反射膜は、前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層の合計膜厚が10〜60μmであることが好ましく、20〜40μmであることがより好ましく、25〜35μmであることが特に好ましい。
(形態)
本発明の赤外線反射膜は、それ自体が例えば窓材として利用できる自己支持性のある部材であっても、またそれ自体は自己支持性がなく、自己支持性のあるガラス板等の基板に貼合等されて用いられる部材であってもよい。また、本発明の赤外線反射膜の形態は、シート状に広げられた形態であっても、ロール状に巻き取られた形態であっても構わない。
本発明の赤外線反射膜は、それ自体が例えば窓材として利用できる自己支持性のある部材であっても、またそれ自体は自己支持性がなく、自己支持性のあるガラス板等の基板に貼合等されて用いられる部材であってもよい。また、本発明の赤外線反射膜の形態は、シート状に広げられた形態であっても、ロール状に巻き取られた形態であっても構わない。
<赤外線反射膜の用途>
本発明の赤外線反射膜の用途は特に制限されない。
本発明の赤外線反射膜は、さらにガラス板やプラスチック基板等の表面に貼合されて用いられてもよい。この態様では、前記遮熱部材のガラス板等との貼合面は、粘着性であるのが好ましい。本実施形態では、本発明の赤外線反射膜は、ガラス板等の基板表面に貼合可能な、粘着層、易接着層等を有しているのが好ましい。勿論、非粘着性の本発明の赤外線反射膜を、接着剤を利用してガラス板の表面に貼合してもよい。
本発明の赤外線反射膜の用途は特に制限されない。
本発明の赤外線反射膜は、さらにガラス板やプラスチック基板等の表面に貼合されて用いられてもよい。この態様では、前記遮熱部材のガラス板等との貼合面は、粘着性であるのが好ましい。本実施形態では、本発明の赤外線反射膜は、ガラス板等の基板表面に貼合可能な、粘着層、易接着層等を有しているのが好ましい。勿論、非粘着性の本発明の赤外線反射膜を、接着剤を利用してガラス板の表面に貼合してもよい。
本発明の赤外線反射膜は、太陽光に対して遮熱性を示すことが好ましい。
本発明の赤外線反射膜は、車両用又は建物用の遮熱性窓そのものとして、又は遮熱性付与を目的として、車両用又は建物用の窓に貼合されるシート又はフィルムとして、利用することができる。その他、フリーザーショーケース、農業用ハウス用材料、農業用反射シート、太陽電池用フィルム等として用いることができる。その中でも、本発明の赤外線反射膜は、窓貼付用赤外線反射膜に用いることが、好ましい。
本発明の赤外線反射膜は、車両用又は建物用の遮熱性窓そのものとして、又は遮熱性付与を目的として、車両用又は建物用の窓に貼合されるシート又はフィルムとして、利用することができる。その他、フリーザーショーケース、農業用ハウス用材料、農業用反射シート、太陽電池用フィルム等として用いることができる。その中でも、本発明の赤外線反射膜は、窓貼付用赤外線反射膜に用いることが、好ましい。
また、本発明の赤外光反射膜は、有機材料及び/又は無機材料を含む非光反射性の層を有していてもよい。本発明に利用可能な前記非光反射性の層の一例には、他の部材(例えば、中間膜シート等)と密着するのを容易とするための易接着層が含まれる。易接着層は、一方又は双方の最外層として配置されているのが好ましい。例えば、少なくとも4つのコレステリック液晶を含む赤外光反射層を基板の一方の表面に配置した態様では、最上層の赤外光反射層の上に、易接着層を配置することができる。及び/又は、基板の裏面(赤外光反射層が配置されていない側の基板の面)に、易接着層を配置することもできる。易接着層の形成に利用される材料は、当該易接着層を赤外光反射層に隣接して形成するか、もしくは基板に隣接して形成するかによって、又は接着する他の部材の材質等によって、種々の材料から選択される。また、本発明に利用可能な前記非光反射性の層の他の例には、コレステリック液晶相の赤外光反射層と、基板との密着力を上げる下塗り層、及び赤外光反射層を形成する際に利用される、液晶化合物の配向方向をより精密に規定する配向層が含まれる。下塗り層及び配向層は、前記少なくとも1つの光反射層と基板との間に配置されるのが好ましい。また配向層を、赤外光反射層間に配置してもよい。
本発明の赤外線反射膜を合わせガラスに利用する場合は、少なくとも1つの最外層として、ポリビニルブチラール樹脂を含有する易接着層を有していてもよい。合わせガラスは、一般的には、2枚のガラス板の内面に形成された中間膜を熱接着して作製される。この合わせガラスの内部に、1層又は2層以上のコレステリック液晶相を固定して形成された光反射層を有する積層体を挟み込む場合には、該光反射層の表面を中間膜と熱接着させることになるが、これらの密着力が不十分であるため、長時間自然光に曝され、温度が上昇すると、光反射層と中間膜との間に気泡が発生して、透明性が低下する。本発明の赤外線反射膜の最外層に易接着層を形成することで、ガラス板中に挟み込む際に、当該易接着層の表面を中間膜と熱接着させればよく、密着力が改善され、ひいては耐光性が改善される。
以下に実施例と比較例(なお比較例は公知技術というわけではない)を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
[製造例2〜7]
また、液晶組成物を含む塗布液(R1)のキラル剤LC−756の処方量を下表に示す量に変更した以外は同様にして液晶組成物を含む塗布液(R2)〜(R7)を調製した。
また、液晶組成物を含む塗布液(R1)のキラル剤LC−756の処方量を下表に示す量に変更した以外は同様にして液晶組成物を含む塗布液(R2)〜(R7)を調製した。
また、液晶組成物を含む塗布液(L1)のキラル剤化合物2の処方量を下表に示す量に変更しただけで他は同様にして液晶組成物を含む液晶組成物を含む塗布液(L2)〜(L7)を調製した。
[実施例1]
1.誘電体多層膜の製膜
1000mm×1000mmの大きさで厚さ2mmの透明なフロート法で製造されたソーダライムガラスを洗浄後に乾燥し、スパッタ成膜装置にセットした。そして、表面に、誘電体膜を5層積層して赤外線反射膜とした。赤外線反射膜を構成する誘電体膜は、ガラス面から、高屈折率誘電体膜TiO2膜(厚さ105nm)、低屈折率誘電体膜SiO2膜(厚さ175nm)、高屈折率誘電体膜TiO2膜(厚さ105nm)、低屈折率誘電体膜SiO2膜(厚さ175nm)、高屈折率誘電体膜TiO2膜(厚さ105nm)を順次成膜して形成した。積層した誘電体多層膜の電気抵抗を測定したところ、ほぼ無限大であった。
1.誘電体多層膜の製膜
1000mm×1000mmの大きさで厚さ2mmの透明なフロート法で製造されたソーダライムガラスを洗浄後に乾燥し、スパッタ成膜装置にセットした。そして、表面に、誘電体膜を5層積層して赤外線反射膜とした。赤外線反射膜を構成する誘電体膜は、ガラス面から、高屈折率誘電体膜TiO2膜(厚さ105nm)、低屈折率誘電体膜SiO2膜(厚さ175nm)、高屈折率誘電体膜TiO2膜(厚さ105nm)、低屈折率誘電体膜SiO2膜(厚さ175nm)、高屈折率誘電体膜TiO2膜(厚さ105nm)を順次成膜して形成した。積層した誘電体多層膜の電気抵抗を測定したところ、ほぼ無限大であった。
2.コレステリック液晶相の赤外光反射層の積層
調製した液晶組成物を含む塗布液(R1)、(L1)、(R2)、(L2)を用い、下記の手順にて実施例1の赤外光反射膜を作製した。
まず、基板として、ガラス上に誘電体膜を5層積層して構成された誘電体多層膜を有する前記赤外線反射基板を使用した。
(1)各液晶組成物を含む塗布液を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の膜の厚みが6μmになるように、赤外線反射基板の誘電体膜上に、室温にて塗布した。
(2)室温にて30秒間乾燥させて溶剤を除去した後、125℃の雰囲気で2分間加熱し、その後95℃でコレステリック液晶相とした。次いで、フージョンUVシステムズ(株)製無電極ランプ「Dバルブ」(90mW/cm)にて、出力60%で6〜12秒間UV照射し、コレステリック液晶相を固定して、膜(コレステリック液晶相の赤外光反射層)を作製した。
(3)室温まで冷却した後、下層の光反射層の上に上記工程(1)及び(2)を繰り返し、ガラス、5層積層された誘電体多層膜、および4層積層されたコレステリック液晶相の赤外光反射層をこの順で有する赤外光反射膜を作製した。
なお、各液晶組成物を含む塗布液は、(R1)、(L1)、(R2)、(L2)の順番に用いて、塗布を行なった。
調製した液晶組成物を含む塗布液(R1)、(L1)、(R2)、(L2)を用い、下記の手順にて実施例1の赤外光反射膜を作製した。
まず、基板として、ガラス上に誘電体膜を5層積層して構成された誘電体多層膜を有する前記赤外線反射基板を使用した。
(1)各液晶組成物を含む塗布液を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の膜の厚みが6μmになるように、赤外線反射基板の誘電体膜上に、室温にて塗布した。
(2)室温にて30秒間乾燥させて溶剤を除去した後、125℃の雰囲気で2分間加熱し、その後95℃でコレステリック液晶相とした。次いで、フージョンUVシステムズ(株)製無電極ランプ「Dバルブ」(90mW/cm)にて、出力60%で6〜12秒間UV照射し、コレステリック液晶相を固定して、膜(コレステリック液晶相の赤外光反射層)を作製した。
(3)室温まで冷却した後、下層の光反射層の上に上記工程(1)及び(2)を繰り返し、ガラス、5層積層された誘電体多層膜、および4層積層されたコレステリック液晶相の赤外光反射層をこの順で有する赤外光反射膜を作製した。
なお、各液晶組成物を含む塗布液は、(R1)、(L1)、(R2)、(L2)の順番に用いて、塗布を行なった。
[実施例2]
調製した液晶組成物を含む塗布液(R3)、(L3)、(R4)、(L4)を用いた以外は実施例1と同様の手順にして実施例2の赤外光反射膜を作製した。
調製した液晶組成物を含む塗布液(R3)、(L3)、(R4)、(L4)を用いた以外は実施例1と同様の手順にして実施例2の赤外光反射膜を作製した。
[実施例3]
調製した液晶組成物を含む塗布液(R5)、(L5)、(R3)、(L3)を用いた以外は実施例1と同様の手順にして実施例3の赤外光反射膜を作製した。
調製した液晶組成物を含む塗布液(R5)、(L5)、(R3)、(L3)を用いた以外は実施例1と同様の手順にして実施例3の赤外光反射膜を作製した。
[実施例4]
調製した液晶組成物を含む塗布液(R6)、(L6)、(R7)、(L7)を用いた以外は実施例1と同様の手順にして実施例4の赤外光反射膜を作製した。
調製した液晶組成物を含む塗布液(R6)、(L6)、(R7)、(L7)を用いた以外は実施例1と同様の手順にして実施例4の赤外光反射膜を作製した。
[実施例5]
誘電体膜を5層積層するかわりに、Nb2O5膜(厚さ115nm)、SiO2膜(厚さ175nm)、Nb2O5膜(厚さ115nm)、SiO2膜(厚さ175nm)、Nb2O5膜(厚さ115nm)、SiO2膜(厚さ175nm)、Nb2O5膜(厚さ115nm)を順に積層して、7層の誘電体膜で誘電体多層膜を構成したこと以外は実施例1と同様の手順にして実施例5の赤外反射基膜を作製した。
誘電体膜を5層積層するかわりに、Nb2O5膜(厚さ115nm)、SiO2膜(厚さ175nm)、Nb2O5膜(厚さ115nm)、SiO2膜(厚さ175nm)、Nb2O5膜(厚さ115nm)、SiO2膜(厚さ175nm)、Nb2O5膜(厚さ115nm)を順に積層して、7層の誘電体膜で誘電体多層膜を構成したこと以外は実施例1と同様の手順にして実施例5の赤外反射基膜を作製した。
[実施例6]
調製した液晶組成物を含む塗布液(R5)、(L5)、(R3)、(L3)を用いた以外は実施例5と同様の手順にして実施例6の赤外光反射膜を作製した。
調製した液晶組成物を含む塗布液(R5)、(L5)、(R3)、(L3)を用いた以外は実施例5と同様の手順にして実施例6の赤外光反射膜を作製した。
[実施例7]
誘電体膜を5層積層するかわりに、Nb2O5膜(厚さ125nm)、SiO2膜(厚さ190nm)、Nb2O5膜(厚さ125nm)、SiO2膜(厚さ190nm)、Nb2O5膜(厚さ125nm)、SiO2膜(厚さ190nm)、Nb2O5膜(厚さ125nm)を順に積層して、7層の誘電体膜で誘電体多層膜を構成したこと以外は実施例1と同様の手順にして実施例7の赤外反射基膜を作製した。
誘電体膜を5層積層するかわりに、Nb2O5膜(厚さ125nm)、SiO2膜(厚さ190nm)、Nb2O5膜(厚さ125nm)、SiO2膜(厚さ190nm)、Nb2O5膜(厚さ125nm)、SiO2膜(厚さ190nm)、Nb2O5膜(厚さ125nm)を順に積層して、7層の誘電体膜で誘電体多層膜を構成したこと以外は実施例1と同様の手順にして実施例7の赤外反射基膜を作製した。
[実施例8]
誘電体膜を5層積層するかわりに、Nb2O5膜(厚さ138nm)、SiO2膜(厚さ210nm)、Nb2O5膜(厚さ138nm)、SiO2膜(厚さ210nm)、Nb2O5膜(厚さ138nm)、SiO2膜(厚さ210nm)、Nb2O5膜(厚さ138nm)を順に積層して、7層の誘電体膜で誘電体多層膜を構成したこと以外は実施例2と同様の手順にして実施例8の赤外反射基膜を作製した。
誘電体膜を5層積層するかわりに、Nb2O5膜(厚さ138nm)、SiO2膜(厚さ210nm)、Nb2O5膜(厚さ138nm)、SiO2膜(厚さ210nm)、Nb2O5膜(厚さ138nm)、SiO2膜(厚さ210nm)、Nb2O5膜(厚さ138nm)を順に積層して、7層の誘電体膜で誘電体多層膜を構成したこと以外は実施例2と同様の手順にして実施例8の赤外反射基膜を作製した。
[実施例9]
液晶層を塗布する側を、赤外線反射基板の誘電体膜がある側と反対側にしたこと以外は実施例1と同様の手順にして実施例9の赤外反射基膜を作製した。
液晶層を塗布する側を、赤外線反射基板の誘電体膜がある側と反対側にしたこと以外は実施例1と同様の手順にして実施例9の赤外反射基膜を作製した。
[比較例1]
誘電体膜を5層積層するかわりに、TiO2膜(厚さ70nm)、SiO2膜(厚さ120nm)、TiO2膜(厚さ70nm)、SiO2膜(厚さ120nm)、TiO2膜(厚さ70nm)、SiO2膜(厚さ120nm)を順に積層して、5層の誘電体膜で誘電体多層膜を構成したこと以外は実施例1と同様の手順にして比較例1の赤外反射基膜を作製した。
[比較例2]
誘電体膜を5層積層するかわりに、TiO2膜(厚さ70nm)、SiO2膜(厚さ120nm)、TiO2膜(厚さ70nm)、SiO2膜(厚さ120nm)、TiO2膜(厚さ70nm)、SiO2膜(厚さ120nm)を順に積層して、5層の誘電体膜で誘電体多層膜を構成したこと以外は実施例1と同様の手順にして比較例1の赤外反射基膜を作製した。
[比較例2]
誘電体膜を5層積層するかわりに、TiO2膜(厚さ160nm)、SiO2膜(厚さ260nm)、TiO2膜(厚さ160nm)、SiO2膜(厚さ260nm)、TiO2膜(厚さ160nm)を順に積層して、5層の誘電体膜で誘電体多層膜を構成したこと以外は実施例1と同様の手順にして比較例2の赤外反射基膜を作製した。
[比較例3]
[比較例3]
誘電体膜を5層積層した誘電体多層膜を作製するかわりに、特公昭57−24524の実施例1と同様にして錫をドープした酸化インジウム層を作製したこと以外は実施例1と同様の手順にして比較例3の赤外反射基膜を作製した。
[比較例4]
[比較例4]
誘電体膜を5層積層するかわりに、SnO2膜(厚さ500nm)、Ag膜(厚さ100nm)、SnO2膜(厚さ500nm)を順に積層して、3層の誘電体膜で誘電体多層膜を構成したこと以外は実施例1と同様の手順にして比較例4の赤外反射基膜を作製した。
[比較例5]
[比較例5]
ガラス上に誘電体膜を5層積層して構成された誘電体多層膜を有する前記赤外線反射基板を使うかわりに、有機多層膜であるナノ90(3M社製)の粘着層を取ったフィルムを使うこと以外は実施例1と同様の手順にして比較例5の赤外反射基膜を作製した。
[評価]
(可視光透過率)
作製した各実施例および比較例の赤外光反射板について、JIS R3106−1998に規定される可視光透過率を測定した。
その結果を下記表6に示した。
(可視光透過率)
作製した各実施例および比較例の赤外光反射板について、JIS R3106−1998に規定される可視光透過率を測定した。
その結果を下記表6に示した。
(遮熱性能)
作製した各実施例および比較例の赤外光反射膜について、日本分光(株)製分光光度計「V−670」にて反射スペクトルを測定し、780〜1800nmの波長範囲の日射スペクトルに対する遮熱性能(反射率)を算出した。遮熱性能は、以下の基準に基づいて判定を行なった(反射率は高い方が望ましい)。
○:反射率50%以上。
△:反射率40%以上50%未満。
×:反射率40%未満。
結果を、表6に示した。
作製した各実施例および比較例の赤外光反射膜について、日本分光(株)製分光光度計「V−670」にて反射スペクトルを測定し、780〜1800nmの波長範囲の日射スペクトルに対する遮熱性能(反射率)を算出した。遮熱性能は、以下の基準に基づいて判定を行なった(反射率は高い方が望ましい)。
○:反射率50%以上。
△:反射率40%以上50%未満。
×:反射率40%未満。
結果を、表6に示した。
(紫外線反射率)
作製した各実施例および比較例の赤外光反射膜について、日本分光(株)製分光光度計「V−670」にて反射スペクトルを測定し、300〜380nmの波長範囲の日射スペクトルに対する反射率を算出した。赤外線反射率は、以下の基準に基づいて判定を行なった(反射率は高い方が望ましい)。
○:反射率50%以上。
△:反射率40%以上50%未満。
×:反射率40%未満。
結果を、表6に示した。
作製した各実施例および比較例の赤外光反射膜について、日本分光(株)製分光光度計「V−670」にて反射スペクトルを測定し、300〜380nmの波長範囲の日射スペクトルに対する反射率を算出した。赤外線反射率は、以下の基準に基づいて判定を行なった(反射率は高い方が望ましい)。
○:反射率50%以上。
△:反射率40%以上50%未満。
×:反射率40%未満。
結果を、表6に示した。
(耐光性)
作製した各実施例および比較例の赤外光反射膜について、以下の条件で耐光性試験を行い、黄変の程度の観点で目視にて評価した。なお、BP温度はブラックパネル温度で、耐久性試験装置内の温度のことを言う。
・耐光性試験条件
装置 :岩崎電機(株)製耐光性試験機アイスーパーUV(メタルハライド)
BP温度:63℃
照射面 :ガラス面(誘電体膜やコレステリック液晶層がない側)
照射時間:200時間
・黄変判定
○:変化無し。
△:よく観察すると、黄変に気付く。
×:一目で黄変に気付く。
××:黄変が激しい。
結果を、表6に示した。
作製した各実施例および比較例の赤外光反射膜について、以下の条件で耐光性試験を行い、黄変の程度の観点で目視にて評価した。なお、BP温度はブラックパネル温度で、耐久性試験装置内の温度のことを言う。
・耐光性試験条件
装置 :岩崎電機(株)製耐光性試験機アイスーパーUV(メタルハライド)
BP温度:63℃
照射面 :ガラス面(誘電体膜やコレステリック液晶層がない側)
照射時間:200時間
・黄変判定
○:変化無し。
△:よく観察すると、黄変に気付く。
×:一目で黄変に気付く。
××:黄変が激しい。
結果を、表6に示した。
(電波透過性)
表面抵抗測定装置(ロレスタ、三菱化学アナリテック株式会社製)を用いて、前記の通りに得た実施例および比較例の赤外光反射膜の表面抵抗(Ω/□)を測定し、電波透過性とした。
結果を、表6に示した。
表面抵抗測定装置(ロレスタ、三菱化学アナリテック株式会社製)を用いて、前記の通りに得た実施例および比較例の赤外光反射膜の表面抵抗(Ω/□)を測定し、電波透過性とした。
結果を、表6に示した。
表6から本発明の赤外線反射膜は、可視光透過性、遮熱性能、耐光性および電波透過性がすべて高いことが分かった。
一方、比較例1より、誘電体多層膜の低屈折率誘電体膜および/または高屈折率誘電体膜のni×diの値が本発明の赤外線反射膜の下限値よりも小さいと、可視光透過率および耐光性が本発明よりも劣ることがわかった。比較例2より、誘電体多層膜の低屈折率誘電体膜および/または高屈折率誘電体膜のni×diの値が本発明の赤外線反射膜の上限値よりも大きいと、可視光透過率が本発明よりも劣ることがわかった。比較例3より、単層の低屈折率誘電体膜とコレステリック液晶相の赤外線反射膜を組み合わせた場合、遮熱性能、耐光性および電波透過性が本発明よりも劣ることがわかった。比較例4より、誘電体多層膜の高屈折率誘電体膜として金属膜を用いた場合、耐光性および電波透過性が本発明よりも劣ることがわかった。比較例5より、誘電体多層膜として有機系の多層膜を用いた場合、耐光性が本発明よりも劣ることがわかった。
さらに、実施例1で得られた赤外線反射膜の反射スペクトルを、遮熱性能や紫外線反射率の測定と同様の手法によって200〜2000nmの波長で測定した。その結果を図3に示す。図3より、本発明の赤外線反射膜は、赤外線、紫外線を良好に反射できており、一方で良好な可視光透過性を示すことがわかった。
なお、実施例1で得られた赤外線反射膜の基板ガラス面の反射特性を調べると、有効な断熱性能を発揮するのに十分な近赤外線の反射特性を有していた。
一方、比較例1より、誘電体多層膜の低屈折率誘電体膜および/または高屈折率誘電体膜のni×diの値が本発明の赤外線反射膜の下限値よりも小さいと、可視光透過率および耐光性が本発明よりも劣ることがわかった。比較例2より、誘電体多層膜の低屈折率誘電体膜および/または高屈折率誘電体膜のni×diの値が本発明の赤外線反射膜の上限値よりも大きいと、可視光透過率が本発明よりも劣ることがわかった。比較例3より、単層の低屈折率誘電体膜とコレステリック液晶相の赤外線反射膜を組み合わせた場合、遮熱性能、耐光性および電波透過性が本発明よりも劣ることがわかった。比較例4より、誘電体多層膜の高屈折率誘電体膜として金属膜を用いた場合、耐光性および電波透過性が本発明よりも劣ることがわかった。比較例5より、誘電体多層膜として有機系の多層膜を用いた場合、耐光性が本発明よりも劣ることがわかった。
さらに、実施例1で得られた赤外線反射膜の反射スペクトルを、遮熱性能や紫外線反射率の測定と同様の手法によって200〜2000nmの波長で測定した。その結果を図3に示す。図3より、本発明の赤外線反射膜は、赤外線、紫外線を良好に反射できており、一方で良好な可視光透過性を示すことがわかった。
なお、実施例1で得られた赤外線反射膜の基板ガラス面の反射特性を調べると、有効な断熱性能を発揮するのに十分な近赤外線の反射特性を有していた。
1 赤外線反射膜
12 基板
14a、14b、16a、16b コレステリック液晶を含む赤外光反射層
17 誘電体多層膜
17a 低屈折率誘電体膜
17b 高屈折率誘電体膜
12 基板
14a、14b、16a、16b コレステリック液晶を含む赤外光反射層
17 誘電体多層膜
17a 低屈折率誘電体膜
17b 高屈折率誘電体膜
Claims (12)
- 低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が交互に積層されて構成される誘電体多層膜と、
コレステリック液晶を含む赤外光反射層を有し、
前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が金属以外の無機物からなり、
前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式(1)を満たすことを特徴とする赤外線反射膜。
225nm≦ni×di≦350nm 式(1)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。) - 前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長が1300nm〜1800nmの範囲を包含することを特徴とする請求項1に記載の赤外線反射膜。
- 前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層が4層以上のコレステリック液晶層を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の赤外線反射膜。
- 前記誘電体多層膜を構成する誘電体膜が4層以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
- 前記誘電体多層膜を構成する全ての誘電体膜が下記式(2)を満たすことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に赤外線反射膜。
225nm≦ni×di≦300nm 式(2)
(式中、niは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の屈折率を表し、diは誘電体多層膜のi番目の誘電体膜の厚みを表す。) - 前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層の合計膜厚が20〜40μmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
- 前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層で反射する赤外線の波長が900nm〜1800nmの範囲を包含することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
- 前記誘電体多層膜と、前記コレステリック液晶を含む赤外光反射層とが隣接していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項記載の赤外線反射膜。
- 前記誘電体多層膜が、ガラス基板上に形成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
- 可視光透過率が70%以上であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項記載の赤外線反射膜。
- 面抵抗率が1.0×1012Ω/□以上であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
- 窓貼付用赤外線反射膜であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の赤外線反射膜。
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