JP6217880B2 - 光制御部材およびそれを用いた光制御機能付き合わせガラス - Google Patents
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Description
本発明の光制御部材は、一方の表面に複数の溝部を有する光透過部と、上記光透過部よりも低い屈折率を有し、上記溝部内に形成された光偏向部と、上記溝部内の、上記光偏向部よりも上記溝部の開口部側の領域に形成された再充填部と、を有する光制御部材であって、上記光透過部と、上記光偏向部と、上記再充填部との屈折率が、光偏向部<再充填部<光透過部であり、上記再充填部の、上記光偏向部と反対側の表面に形成されている凹部の凹み角度が75°以上であることを特徴とするものである。
以下、本発明の光制御部材の各構成について、詳細に説明する。
本発明における再充填部は、上記溝部内の、上記光偏向部よりも上記溝部の開口部側の領域に形成されるものである。以下、このような再充填部について、再充填部の形状と、再充填部に関するその他の特徴とに分けて説明する。
本発明における再充填部は、上記光偏向部の上側の領域に形成されるものである。このような再充填部の下側の表面と、上記光偏向部の上側の表面とは、接触するように形成されていることが好ましい。上記再充填部の下側の表面と、上記光偏向部の上側の表面との間に空気層等が存在すると、再充填部および空気層等、または、光偏向部および空気層等の屈折率差に起因して、光制御部材の光制御機能の低下や、外観性の低下等の不具合が生じる場合があるからである。
上記再充填部の屈折率は、光偏向部<再充填部<光透過部を満たすものであれば特に限定されるものではない。共に用いられる光偏向部や光透過部の屈折率を考慮すると、上記再充填部の屈折率は、例えば、1.38〜2.00の範囲内、中でも1.50〜1.55の範囲内とすることができる。なお、上記屈折率は、JIS K 7142に規定された屈折率の測定方法に従い、アッベ屈折計((株)アタゴ社製)を用いて、温度23℃の条件下で、測定波長589nmのナトリウム光源を用いて測定された値である。以下の説明において、屈折率の測定方法は、この方法により測定されるものとする。また、上記屈折率の測定方法については、後述する方法でも測定することができ、上記の測定方法とほぼ同様の結果を得ることができる。すなわち、上記屈折率は、光透過部と、光偏光部と、再充填部とが形成された光制御部材の断面を、裁断機、例えばウルトラミクロトーム(ライカ マイクロシステムズ株式会社製、EM UC7)や、剃刀等により切り出し、二光束干渉顕微鏡(株式会社溝尻光学工業所製、TD−25)を用いて上記断面から各部材の屈折率を測定することができる。
本発明における光透過部は、一方の表面に複数の溝部を有するものである。上記光透過部の屈折率は、光偏向部<再充填部<光透過部を満たすものであれば特に限定されるものではないが、例えば1.40〜2.00の範囲内、中でも1.55〜2.00の範囲内、特には1.55〜1.62の範囲内であることが好ましい。また、光透過部は、上述した再充填部と同様の可視光線透過率を有することが好ましい。
本発明における光偏向部は、上記光透過部よりも低い屈折率を有し、上記溝部内に形成されたものである。光偏向部の屈折率を上記光透過部よりも低くすることにより、光透過部と光偏向部との界面において屈折率の違いによる光の全反射を生じさせることができ、反射光を利用した採光量の増加を図ることができる。
本発明の光制御部材は、上述した光透過部、光偏向部、再充填部の他に、任意の部材を有していてもよい。以下、想定される任意の部材について説明する。
本発明の光制御部材は、基材を有していてもよい。上記基材は、通常、光透過部の上記溝部が設けられた面と反対側の面に配置されるものである。
本発明の光制御部材は、オーバーコート層を有していてもよい。例えば、本発明の光制御部材が接着層や粘着層を有する場合、当該接着層や粘着層と、光透過部(光偏向部・再充填部)との間にオーバーコート層を設けることにより、接着層や粘着層に含まれる接着・粘着成分等が光透過部や光偏向部へ移行され、光透過部、光偏向部、再充填部が劣化されることを防止することができる。
本発明の光制御部材の使用に際し、上記光制御部材は、光透過部の上記溝部を有する表面側から光が入射するように配置されてもよいし、光透過部の上記溝部とは反対側の表面から光が入射するように配置されてもよい。
本発明の光制御部材の形成方法としては、表面に溝部を複数有する光透過部を形成し、上記溝部内に光制御部および所望の形状の再充填部を形成することができる方法であれば、特に限定されるものではない。光透過部の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、光透過部の材料を含む光透過部形成用組成物を基材上に塗布した後、凸部を有する賦形版を押圧した状態で架橋硬化させて形成することができる。このとき用いられる賦形版は、表面上に複数の凸部を有するものであり、上記凸部の反転形状およびその大きさは、通常、溝部の形状および大きさに相当する。
本発明の光制御機能付き合わせガラスは、一対のガラス板と、上記一対のガラス板の間に接着層を介して配置された光制御部材と、を有する光制御機能付き合わせガラスであって、上記光制御部材が、一方の表面に複数の溝部を有する光透過部と、上記光透過部よりも低い屈折率を有し、上記溝部内に形成された光偏向部と、上記溝部内の、上記光偏向部よりも上記溝部の開口部側の領域に形成された再充填部と、を有し、上記光透過部と、上記光偏向部と、上記再充填部との屈折率が、光偏向部<再充填部<光透過部であり、上記再充填部の、上記光偏向部と反対側の表面に形成されている凹部の凹み角度が75°以上であることを特徴とするものである。
本発明における光制御部材は、一対のガラス板の間に接着層を介して配置される部材である。また、一方の表面に複数の溝部を有する光透過部と、上記光透過部よりも低い屈折率を有し、上記溝部内に形成された光偏向部と、上記溝部内の、上記光偏向部よりも上記溝部の開口部側の領域に形成された再充填部と、を有し、上記光透過部と、上記光偏向部と、上記再充填部との屈折率が、光偏向部<再充填部<光透過部であり、上記再充填部の、上記光偏向部と反対側の表面に形成されている凹部の凹み角度が75°以上である部材である。なお、光制御部材については、上記「A.光制御部材」の項に記載した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
本発明におけるガラス板は、光制御部材を挟持する部材である。このようなガラス板は、光制御部材を安定して挟持できるものであれば特に限定されるものではなく、一般的な合わせガラスに用いられるガラス板を用いることができる。具体的には、無機ガラス、有機ガラス、無機・有機ハイブリットガラス等が挙げられる。
本発明においては、ガラス板と光制御部材との間に接着層を有する。本発明における接着層は、所定の光透過性を有することが好ましい。具体的には、接着層の可視光線透過率が70%以上であることが好ましく、中でも80%以上であることが好ましく、特に85%以上であることが好ましい。接着層が上述した光透過性を有することにより、本発明の光制御機能付合わせガラスを部屋の窓に用いた際に、室外から入射する光が接着層に吸収されるのを抑制することができる。これにより、視認性を高めることができ、また室内に多くの光を取り入れることが可能となる。なお、可視光線透過率については、上述した再充填部の可視光線透過率と同様の方法により測定することができるため、ここでの記載は省略する。
本発明の光制御機能付き合わせガラスは、少なくとも上述した光制御部材、ガラス板および接着層を有するものであるが、必要に応じてその他の部材を有していても良く、一般的な合わせガラスに用いられる任意の層を有していても良い。また、本発明の光制御機能付き合わせガラスは、合わせガラスとして単独で用いることもでき、一対のガラス板間に中空層が設けられた複層ガラスにおける、上記一対のガラス板のうちの少なくとも一方として用いることもできる。
上述した本発明の光制御部材の他の使用形態としては、上記光制御部材の一方の表面上に粘着層を有する光制御フィルムを挙げることができる。例えば、光制御部材の入射面側に粘着剤を有する場合、このような光制御フィルムを建物や車両の窓等に内側から貼り付けることにより、外部から取り込まれる光を制御することができる。
上記光制御フィルムは、上記光制御部材を窓ガラスや基材等の所望の部材に貼合させるための粘着層を有するものである。粘着層としては、特に限定されないが、例えばゴム系、アクリル系、オレフィン系、ポリエステル系、およびポリウレタン系の粘着剤等を粘着主剤とするものが挙げられる。このような粘着層としては、例えば感圧粘着層等がある。
上記光制御フィルムは、上記光制御部材および粘着層の他に、耐候性や耐傷性の向上を目的としてハードコート層を有していてもよい。このようなハードコート層の材料としては、透明なものであれば特に限定されず、一般に透明シートの分野に用いられるものと同様とすることができる。
上記光制御フィルムは、上記粘着層上に剥離層を有していてもよい。剥離層を有することにより、上記粘着層への埃等の付着を防止し、汚れによる光制御フィルムの視認性の低下を防ぐことができる。また、ロール状に巻き取った光制御フィルムを巻き出す際に、上記粘着層の表面が荒れて、巻き出し不良の発生を防止できるからである。
上記光制御フィルムは、上述した各構成の他にも、光を拡散させて眩しさを低減するための光拡散層や、光制御部材の表面の凹凸を平坦化するための平坦化層等を有していてもよい。
上記本発明の光制御部材は、上述した光制御機能付き合わせガラスや光制御フィルム以外にも、様々な形態において用いることができる。以下、本発明の光制御部材の使用が想定される各形態について、説明する。
本発明の光制御部材は、ロールスクリーンに用いることができる。一般的なロールスクリーンは、スクリーンを、パイプ等の本体部分に内蔵されたスプリングによって巻取り昇降させるものであり、上記スクリーンを好みの高さで止めることもできる。例えば、スクリーン基材の一方の表面上に、粘着層を介して本発明の光制御部材を配置して上記スクリーンとすることにより、本発明の光制御部材をロールスクリーンとして用いることができる。
本発明の光制御部材は、ブラインドとしても用いることができる。一般的なブラインドは、金属やプラスチックの細長い帯状の板(スラット)が糸でつながれているものであり、棒や紐で上記スラットの角度を調節でき、不必要な場合は巻き上げることが出来るものである。例えば、上記スラットを、基材上に形成された本発明の光制御部材とすることにより、本発明の光制御部材をブラインドとして用いることができる。
本発明の光制御部材は、網戸としても用いることができる。例えば、本発明の光制御部材をフィルム状に形成し、当該フィルム状に形成された光制御部材に多数の細孔を設けることにより、本発明の光制御部材を網戸として用いることができる。
本発明の光制御部材は、扉としても用いることができる。一般的な扉は、板状の部材を有するものであるが、当該板状の部材の一部または全部を本発明の光制御部材で構成することにより、本発明の光制御部材を扉として用いることができる。
以下の方法により、基材上に光透過部、上記光透過部の溝部内に光偏向部および再充填部、上記光透過部の基材と反対側の面上に粘着層を有する光制御部材を形成した。
単官能モノマー、2官能モノマー、モノマー、2官能オリゴマー、開始剤を所定量混合し、均一化して、光透過部形成用組成物を得た。なお、この光透過部形成用組成物を厚さ100μmとなるように塗布し、高圧水銀により800mJ/cm2の紫外線を照射して光透過部形成用組成物を硬化させ、多波長アッベ屈折率計(株式会社アタゴ製)を用いて屈折率を測定したところ、1.600であった。
銅メッキが施された円柱状の金型ロールの銅メッキ層の外周を、上記金型ロールのロール軸方向に所定のピッチで、ダイヤモンドバイトにより切削して所望の形状を得た後に、クロムメッキを施し、溝部形成用金型ロールを作成した。
上記溝部形成用金型ロールと、ニップロールとの間に基材(A4100:東洋紡株式会社製)を搬送し、上記基材の基材層上に上記光透過部形成用組成物を供給した。上記溝部形成用金型ロールおよびニップロール間の押圧力により、上記基材の基材層と溝部形成用金型ロールとの間に光透過部形成用組成物を充填した。その後、上記基材側から、高圧水銀灯により800mJ/cm2の紫外線を照射して光透過部形成用組成物を硬化させて、光透過部を形成した。その後、剥離ロールを用いて上記溝部形成用金型ロールから光透過部を離型し、光透過部を含むシート(中間部材)を得た。
ウレタンオリゴマー、多官能モノマー、単官能モノマー、開始剤を所定量混合して均一化し、光偏向部構成組成物を調製した。上記光偏向部形成用組成物を、膜厚が100μmとなるように塗布し、高圧水銀灯により800mJ/cm2の紫外線を照射して硬化させた後に、多波長アッベ屈折率計(株式会社アタゴ製)を用いて、屈折率を測定したところ、屈折率は1.480であった。
単官能モノマー、2官能モノマー、モノマー、2官能オリゴマー、開始剤を所定量混合して均一化し、再充填部形成用組成物を調製した。上記再充填部形成用組成物を、膜厚が100μmとなるように塗布し、高圧水銀により800mJ/cm2の紫外線を照射して硬化させた後に、多波長アッベ屈折率計(株式会社アタゴ製)を用いて、屈折率を測定したところ、屈折率は1.500であった。
上記光偏向部形成用組成物を、供給装置から上記中間部材上に供給した。上記中間部材の進行方向と略垂直に配置されたドクターブレードを用い、上記中間部材上に供給した光偏向部形成用組成物を中間部材に形成された溝(光透過部間の溝)内に充填するとともに、余剰分の光偏向部形成用組成物を掻き落とした。その後、高圧水銀灯により800mJ/cm2の紫外線を照射し、光偏向部形成用組成物を硬化させ、光偏向部を形成した。この状態では、光偏向部の表面の凹みの深さは6μmであった。その後、上記光偏向部形成用組成物の塗布・硬化工程と同じ工程を、上記光偏向部形成用組成物の代わりに上記再充填部形成用組成物を用いて行ったところ、上記再充填部の上側の表面に形成されている凹部の深さは3μmであった。また、上記光透過部と、光偏光部と、再充填部とが形成された光制御部材の断面を、裁断機、例えばウルトラミクロトーム(ライカ マイクロシステムズ株式会社製、EM UC7)や、剃刀等により切り出し、二光束干渉顕微鏡(株式会社溝尻光学工業所製、TD−25)を用いて上記断面から各部材の屈折率を測定したところ、上述した、形成用組成物を製膜して測定した各部材の屈折率と同様の値を得た。
アクリル系樹脂の粘着剤(商品名:SKダイン2094、綜研化学株式会社、固形分25.0%、溶剤は酢酸エチルとメチルエチルケトン)を100質量部と、架橋剤(e−5XM、L−45、綜研化学株式会社、固形分5.0%)を0.28質量部と、1、2、3−ベンゾトリアゾールを0.25質量部と、希釈剤(トルエン/メチルエチルケトン/シクロヘキサノン=27.69g/27.69g/4.61g)を32.0質量部と、を混合して粘着層形成用組成物を得た。上記粘着層形成用組成物を離型フィルム(商品名:E7007、東洋紡績社製、厚さ38μm)上に塗布して乾燥させ、上記光透過部の基材と反対側の面上に貼り合わせた。
上記再充填部形成用組成物の塗布・硬化工程後に形成された、上記再充填部の上側の表面の凹部の深さが4μmであったこと以外は、実施例1と同様にして光制御部材を得た。
上記再充填部形成用組成物の塗布・硬化後の屈折率が1.550であったこと以外は、実施例1と同様にして光制御部材を得た。
上記再充填部形成用組成物の塗布・硬化後の屈折率が1.480(上記光偏向部と同じ)であったこと以外は、実施例1と同様にして光制御部材を得た。
上記再充填部形成用組成物の塗布・硬化工程を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして光制御部材を得た。
上記再充填部形成用組成物の塗布・硬化後の屈折率が1.600(上記光透過部と同じ)であったこと以外は、実施例1と同様にして光制御部材を得た。
以下の方法により、上記各実施例および比較例において作製した光制御部材について、ボールタック試験による評価、ブロッキング試験による評価、および、外観評価を行った。各光制御部材について、上記再充填部と光偏向部との屈折率差、上記再充填部の凹部の凹み角度、および、各評価結果を表1に示す。
上記光透過部と、光偏光部と、再充填部とが形成された光制御部材の断面を、ウルトラミクロトーム(ライカ マイクロシステムズ株式会社製、EM UC7)により切り出し、マイクロスコープ(株式会社キーエンス製、VHX−1000)を用いて上記断面の画像を取得し、上記画像より凹み角度を測定した。
JIS Z 0237に規定される測定方法により、各光制御部材のボールタック指数を測定した。上記ボールタック指数は、値が小さいほどタック性が低く、3以下であれば取り扱い性に問題のない範囲である。
ブロッキングテスターに上記各光制御部材をセットし、室温で1週間ブロッキング試験を実施し、ブロッキングによる干渉むらを観測した。試験装置としてCO−201永久歪試験機(テスター産業株式会社製)を用いた。上記試験は、7cm角のサンプルを20枚積層させて上記試験装置にセットし、圧着試験後の干渉ムラを評価した。下記の表に上記各光制御部材における干渉ムラの有無を示す。
上記各光制御部材の外観を目視により観察し、スジが視認できなかったものを◎、薄いスジが視認されたものを○、濃いスジが視認されたものを×とした。
2 … 光透過部
3 … 光偏向部(第1光偏向部)
4 … 再充填部(第2光偏向部)
5 … 凹部
10 …光制御部材
70 …ガラス板
71 …接着層
100 …光制御機能付き合わせガラス
Claims (2)
- 一方の表面に複数の溝部を有する光透過部と、
前記光透過部よりも低い屈折率を有し、前記溝部内に形成された第1光偏向部と、
前記溝部内の、前記第1光偏向部よりも前記溝部の開口部側の領域に形成された第2光偏向部と、
を有する光制御部材であって、
前記光透過部と、前記第1光偏向部と、前記第2光偏向部との屈折率が、第1光偏向部<第2光偏向部<光透過部であり、
前記第2光偏向部の、前記第1光偏向部と反対側の表面のボールタック試験によるボールタック指数が3以下であり、
前記第2光偏向部の、前記第1光偏向部と反対側の表面に形成されている凹部の凹み角度が75°以上であることを特徴とする光制御部材。 - 一対のガラス板と、
前記一対のガラス板の間に接着層を介して配置された光制御部材と、
を有する光制御機能付き合わせガラスであって、
前記光制御部材が、一方の表面に複数の溝部を有する光透過部と、前記光透過部よりも低い屈折率を有し、前記溝部内に形成された第1光偏向部と、前記溝部内の、前記第1光偏向部よりも前記溝部の開口部側の領域に形成された第2光偏向部と、を有し、
前記光透過部と、前記第1光偏向部と、前記第2光偏向部との屈折率が、第1光偏向部<第2光偏向部<光透過部であり、
前記第2光偏向部の、前記第1光偏向部と反対側の表面のボールタック試験によるボールタック指数が3以下であり、
前記第2光偏向部の表面のタック性が、前記第1光偏向部の表面のタック性よりも低く、
前記第2光偏向部の、前記第1光偏向部と反対側の表面に形成されている凹部の凹み角度が75°以上であることを特徴とする光制御機能付き合わせガラス。
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