CN108700784A - 塑料单元及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种即使塑料基板变形为具有凹凸或曲面的自由的形状的情况下，也具有不会丧失密闭性的密封部分的塑料单元及其制造方法。本发明的塑料单元依次具有第1塑料基板、第1透明导电层、流体层、第2透明导电层及第2塑料基板，还具有第1塑料基板或第2塑料基板的一部分变形而密封流体层的密封部分，密封部分为具有满足下述式(1)的波浪线状的区域的密封部分。P≤40A(1)，式(1)中，P表示波浪线状的周期，A表示波浪线状的振幅。

Description

塑料单元及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种使用了塑料基板的塑料单元及其制造方法。

背景技术

近年来，液晶显示装置已演变成各种形式，轻量且能够弯曲的柔性显示器备受关注。用于这种柔性显示器的液晶单元中，以往所使用的玻璃基板难以满足轻量且可弯曲的要求，因此研究了各种塑料基板来代替玻璃基板。

并且，液晶单元的用途也扩展到包装、装饰、装潢、建筑材料、车辆等用途中使用的调光装置中，这些调光装置中也期望轻量且可弯曲的柔性、以及作为具有凹凸或曲面而非二维平面的自由形状来使用，这些用途中的基板中也要求代替玻璃基板而将塑料基板实用化。

另一方面，欲制作具有柔性的液晶单元的情况下，密封其液晶单元中的液晶性化合物的密封剂也需要具有柔性。

作为这种具有柔性的密封剂，例如在专利文献1中公开有使用了赋予挠性的环氧树脂固化物的密封剂。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭62-18523号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

本发明人对专利文献1中所记载的密封剂进行了研究的结果，明确了使用具有凹凸形状或曲面形状的塑料基板的情况下，有时会丧失密闭性。

因此，本发明的课题在于提供一种即使在塑料基板变形为具有凹凸或曲面的自由形状的情况下，也具有不会丧失密闭性的密封部分的塑料单元及其制造方法。

用于解决技术课题的手段

本发明人深入研究的结果，关于用于塑料单元的密封方法发现了如下方法：使配置于塑料单元的上下的塑料基板的一部分变形(例如，热熔接)而密封流体层，并且在其密封部分设置规定的波浪线状的区域，由此即使塑料基板变形为具有凹凸或曲面的自由的形状的情况下，也能够保持密闭性。

即，发现能够通过以下结构实现上述课题。

[1]一种塑料单元其依次具有第1塑料基板、第1透明导电层、流体层、第2透明导电层及第2塑料基板，

还具有第1塑料基板或第2塑料基板的一部分变形而密封流体层的密封部分，

密封部分为具有满足下述式(1)的波浪线状的区域的密封部分。

P≤40A……(1)

式(1)中，P表示波浪线状的周期，A表示波浪线状的振幅。

[2]根据[1]所述的塑料单元，其中，

第1塑料基板及第2塑料基板均为长条状的薄膜，

所述塑料单元为沿长条状的薄膜的长度方向卷取的卷筒形态。

[3]根据[1]所述的塑料单元，其具有曲面状的区域。

[4]一种塑料单元的制造方法，其包括：将[1]所述的塑料单元加热到100℃以上，并以具有曲面状的区域的方式进行成型的工序。

发明效果

根据本发明，能够提供一种具有即使塑料单元的塑料基板因延伸或收缩变形为具有凹凸或曲面的自由的形状的情况下，也不会丧失密闭性的密封方法的塑料单元及其制造方法。

附图说明

图1是表示本发明的塑料单元的一方式的例的示意剖视图。

图2是表示本发明的塑料单元的一方式的例的示意俯视图。

图3是表示本发明中的波浪线状的区域的一例的示意图。

图4是表示本发明中的波浪线状的区域的一例的示意图。

图5是表示本发明中的波浪线状的区域的一例的示意图。

图6是表示本发明中的波浪线状的区域的一例的示意图。

图7是表示本发明中的波浪线状的区域的一例的示意图。

图8是表示本发明中的波浪线状的区域的一例的示意图。

图9是表示本发明中的波浪线状的区域的一例的示意图。

图10A是表示本发明中的以具有曲面上的区域的方式进行加热成型时的加热成型前的状态的示意图。

图10B是表示本发明中的以具有曲面上的区域的方式进行加热成型时的加热成型后的状态的示意图。

具体实施方式

以下，对本发明进行详细说明。

以下记载的构成要件有时根据本发明的代表性的实施方式进行说明，但是本发明并不限定于这样的实施方式。

另外，在本说明书中，用“～”表示的数值范围是指将在“～”的前后记载的数值作为下限值以及上限值包含的范围。

并且，本说明书中,“切割”中也包括“冲孔”及“切出”等。

＜塑料单元＞

本发明的塑料单元依次具有第1塑料基板、第1透明导电层、流体层、第2透明导电层及第2塑料基板。

并且，本发明的塑料单元具有第1塑料基板或第2塑料基板的一部分变形而密封流体层的密封部分。

另外，本发明的塑料单元中，密封部分是具有满足后述的式(1)的波浪线状的区域的密封部分。

图1是表示本发明的塑料单元的一方式的示意剖视图。

如图1所示，本发明的塑料单元100依次具有第1塑料基板1、第1透明导电层2、流体层4、第2透明导电层6及第2塑料基板7。另外，图1所示的方式中，在第1透明导电层2与流体层4之间及第2透明导电层6与流体层4之间分别配置有取向层3及取向层5。

并且，如图1所示，本发明的塑料单元100具有第1塑料基板1或第2塑料基板7的一部分变形而密封流体层4的密封部分8。

〔塑料基板〕

本发明的塑料单元所具有的第1塑料基板及第2塑料基板(以下，无需特别区分的情况下，也简称为“塑料基板”。)均为从实现自由度较高的成型性的观点考虑而使用的基板。

制作塑料单元时，由于局部引起拉伸、收缩等尺寸变化，因此作为塑料基板，优选使用热塑性树脂。

作为热塑性树脂，优选光学透明性、机械强度、热稳定性等优异的聚合物树脂。

作为上述热塑性树脂中所含的聚合物，例如可以列举聚碳酸酯类聚合物；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯类聚合物；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸类聚合物；聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯类聚合物等。

并且，可以列举聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃；降冰片烯类树脂、乙烯-丙烯共聚物等聚烯烃类聚合物；氯乙烯类聚合物；尼龙或芳香族聚酰胺等酰胺类聚合物；亚酰胺类聚合物；砜类聚合物；聚醚砜类聚合物；聚醚醚酮类聚合物；聚苯硫醚类聚合物；偏二氯乙烯类聚合物；乙烯醇类聚合物；乙烯醇缩丁醛类聚合物；芳酯类聚合物；聚甲醛类聚合物；环氧类聚合物；以三乙酰纤维素为代表的纤维素类聚合物；或由这些聚合物的单体单元共聚而成的共聚物等。

并且，作为上述热塑性树脂，还可以列举混合两种以上由上述例示的聚合物而获得的聚合物。

〔透明导电层〕

本发明的塑料单元所具有的第1透明导电层及第2透明导电层(以下，无需特别区分的情况下，也简称为“透明导电层”。)均为配置于塑料基板上且具有导电性的层。

本发明中，“具有导电性”是指方块电阻值为0.1Ω/□～10,000Ω/□，通常还包括称为电阻层的层。

并且，在用作柔性显示装置等的电极的情况下，优选方块电阻值低，具体而言优选为300Ω/□以下，尤其优选为200Ω/□以下，最优选为100Ω/□以下。

本发明中所使用的透明导电层中，“透明”是指透射率为60％以上且99％以下。

作为透明导电层的透射率，优选为75％以上，尤其优选为80％以上，最优选为90％以上。

作为能够使用于本发明中使用的透明导电层的原材料，能够列举金属氧化物(Indium Tin Oxide：ITO(氧化铟锡)等)、碳纳米管(Carbon Nanotube：CNT、CarbonNanobud：CNB(碳纳米芽)等)、石墨烯、高分子导电体(聚乙炔、聚吡咯、聚苯酚、聚苯胺、PEDOT/PSS等)、金属纳米线(银纳米线、铜纳米线等)以及金属网格(银网格、铜网格等)等。

其中，“PEDOT/PSS”是指使PEDOT(3,4-乙烯二氧噻吩的聚合物)和PSS(苯乙烯磺酸的聚合物)的共存的聚合物复合物。

并且，相较于仅由金属形成的情况更优选银、铜等导电性微粒分散于矩阵中而形成的金属网格的导电层。

ITO等金属氧化物为陶瓷材料，如现有技术那样，不利用收缩而成型的情况下，存在因拉伸作用容易形成裂纹而方块电阻值显著上升的问题。另一方面，本发明通过利用收缩能够抑制裂纹的产生，能够改善以往成为问题的呈现高方块电阻值的问题，而能够用作透明导电层。

金属网格方式、碳纳米管方式、将金属纳米线等的粒子分散于矩阵中的导电层能够通过将矩阵的玻璃化转变温度(Tg)设为塑料基板的收缩温度以下而容易追随塑料基板的收缩，能够比使用金属氧化物或高分子导电体的导电层抑制皱纹的产生，能够抑制雾度的上升，因此优选。

〔取向层〕

本发明的塑料单元中，也可以在设置于塑料基板之上的透明导电层与后述的流体层之间具备取向层。作为优选的方式，能够在塑料单元中所使用的第1塑料基板及第2塑料基板的最表面具有取向层，并具有使含有液晶性化合物的流体层取向的功能。

本发明中所使用的取向层可以为，在不施加电压时，使流体层中所含有的液晶性组合物水平取向的取向层，也可以为使其垂直取向的取向层。

取向层的原材料或处理方法并无特别限定，能够采用使用了聚合物的取向层、实施了硅烷偶联处理的取向层、使用了季铵盐的取向层、从斜向蒸镀氧化硅的取向层、利用光异构化的取向层等各种取向层。并且，作为对取向层的表面处理，也可以使用基于摩擦处理或能量线照射或光照射等的表面处理。

作为使用了聚合物的取向层，优选使用了聚酰胺酸或聚酰亚胺的层；使用了改性或未改性的聚乙烯醇的层；使用了改性或未改性的聚丙烯酸的层；使用了包括由下述通式(I)表示的重复单元、由下述通式(II)表示的重复单元及由下述通式(III)表示的重复单元中的任一个的(甲基)丙烯酸共聚物的层中的任一个。

另外，所谓“(甲基)丙烯酸”为表示丙烯酸或甲基丙烯酸的标记。

[化学式1]

其中，通式(I)～(III)中，R¹及R²分别独立地为氢原子、卤素原子或碳原子数为1至6的烷基；M为质子、碱金属离子或铵离子；L⁰是选自包括-O-、-CO-、-NH-、-SO₂-、亚烷基、亚烯基、亚芳基及这些组合的组中的二价的连接基团；R⁰是碳原子数为10至100的烃基或碳原子数为1至100的氟原子取代烃基；Cy是脂肪族环基、芳香族基或杂环基，尤其优选具有咔唑基；m是10至99摩尔％；而且，n是1至90摩尔％。

这些之中，从取向能力、耐久性、绝缘性、成本的观点考虑，优选使用包括聚酰亚胺、由通式(I)～(III)表示的化合物及硅烷偶联剂中的任一个的取向层，尤其优选使用包括聚酰亚胺及由通式(I)～(III)表示且具有咔唑基的化合物中的任一个的取向层。

并且，作为取向层，也可以使用通过照射偏振光及非偏振光的紫外线(UV)光能够进行液晶的取向处理的光取向层。

〔流体层〕

本发明的塑料单元所具有的流体层只要为气体、等离子体流体以外的具有流动性的连续体，则并无特别限定。

作为尤其优选的物质状态，优选为液体及液晶体，作为流体层，最优选为使用含有液晶性化合物的液晶组合物形成的液晶层。

其中，液晶性化合物通常能够根据其形状分为棒状类型和圆盘状类型。还分别具有低分子和高分子类型。高分子通常是指聚合度为100以上的分子(高分子物理·相变动力学，土井正男著，2页，岩波书店(Iwanami Shoten)，1992)。本发明中，也能够使用任一种液晶性化合物，但是优选使用棒状液晶性化合物或盘状液晶性化合物(圆盘状液晶性化合物)。还可以使用两种以上的棒状液晶性化合物、两种以上的圆盘状液晶性化合物或棒状液晶性化合物与圆盘状液晶性化合物的混合物。为了上述液晶性化合物的固定化，更优选使用具有聚合性基团的棒状液晶性化合物或圆盘状液晶性化合物而形成，进一步优选液晶性化合物在1分子中具有2个以上的聚合性基团。液晶性化合物为两种以上的混合物的情况下，优选至少一种液晶性化合物在1分子中具有2个以上的聚合性基团。

本发明的塑料单元优选为上述的流体层为液晶层的形态，即液晶单元。

在此，液晶单元还包括在使用于薄型电视机、监控器、笔记本电脑、移动电话等的液晶显示装置中使用的液晶单元以及在应用于室内装修、建筑材料、车辆等的改变光的强弱的调光装置中使用的液晶单元。即，为对于封入于2片基板之间的液晶组合物等通过调整电压来驱动具有极化率的液晶组合物的装置的总称。

作为液晶单元的驱动模式，能够使用以水平取向型(In-Plane-Switching：IPS)、垂直取向型(Vertical Alignment：VA)、扭曲向列型(Twisted Nematic：TN)、超扭曲向列型(Super Twisted Nematic：STN)为代表的各种方式。

并且，在本发明的塑料单元的单元内部，可以同时使用为了改变调光元件中光的强弱而使用的色素分子等。

并且，也可以根据液晶单元的结构在液晶单元的外部通过并列设置或贴合而使用背光部件或偏振片部件或控制表面反射的部件等。

〔密封部分〕

本发明的塑料单元具有密封上述的流体层的密封部分。

其中，上述密封部分由第1塑料基板或第2塑料基板的一部分变形而形成，因此包括第1塑料基板或第2塑料基板的一部分。

并且，上述密封部分优选为通过塑料基板彼此的热熔接而形成的密封。

本发明的塑料单元中的密封部分具有满足下述式(1)的波浪线状的区域。

P≤40A……(1)

上述式(1)中，P表示波浪线状的周期，A表示波浪线状的振幅。

其中，密封部分“具有满足(1)的波浪线状的区域”是指投影于与塑料基板平行的表面的密封部分(例如，图2中的符号8)的图形为满足上述(1)的形状。

另外，密封部分具有宽度的情况下，其中央部满足上述式(1)即可。

并且，“波浪线状”不仅是指如图3所示那样所谓的正弦波的仅由通常的曲线构成的波浪线，还包括如图4所示那样如锯齿波由多个直线构成的波浪线或包含直线与曲线这两者的波浪线。

并且，如图5所示，周期与振幅的其中一个或两者在中途也可以发生变化。这种情况下，至少1周期量满足(1)的波浪线即可，也可以存在不满足式(1)的区域。例如，在图5所示的波浪线状的区域中，若P₁与A成为满足(1)的关系，则P₂与A可以满足式(1)，也可以不满足式(1)。

在本发明中，密封部分的整个区域优选成为满足(1)的波浪线状的区域。

并且，本发明的塑料单元中的密封部分也可以如下：如图6所示，波浪线状的区域重叠多个，或者如图7所示，错开周期而重叠多个，或者如图8所示，虽满足(1)但是彼此的周期或振幅不同的区域重叠多个。另外，如图9所示，也可以通过多个波浪线状的区域重叠而成为网络状的密封部分。

本发明的塑料单元中，可以将平面形状设为矩形。可以为正方形，也可以为长方形，并且对大小也无限制。

并且，本发明的塑料单元中，可以将平面形状设为除了矩形以外的形状。例如，可以设为圆形、椭圆形、三角形、五边形以上的多边形，可以设为组合直线及曲线而成的自由形状，并且只要是密封塑料单元的周围，则也可以设为如环形(Donut shaped)那样内部被挖空的形状。

另外，本发明的塑料单元能够使用长条状的薄膜来作为第1塑料基板及第2塑料基板，因此在成为塑料单元之后，也能够设为沿长度方向卷取的卷筒形态。这可以有助于本发明的塑料单元的包装、出货、运输等。

另一方面，本发明的塑料单元也可以具有曲面状的区域。

其中，“曲面状的区域”为弯曲的形状或含有局部凹凸的自由的形状，只要为不丧失塑料单元的功能例如显示功能或调光功能的形状即可。

并且，将本发明的塑料单元的以具有曲面状的区域的方式进行成型的情况下，可以进行高温处理而使塑料单元软化，同时按压于曲面状的模具而拉伸或收缩塑料单元，由此进行成型。

作为如上述的高温的处理，优选100℃以上，并且，从进行均匀的成型的观点考虑为更优选成为用于本发明的塑料单元的塑料基板的剥离转化温度的前后的温度。

〔电极〕

本发明的塑料单元中，为了施加驱动电压，可以经由导电材料安装与透明导电层连接的电极。例如，能够使用在暴露于塑料基板的与透明导电层相反的一侧的表面的导电材料使用银浆料等导电性原材料或导电性胶带等而与引线端子连接的方法等。

[塑料单元的制造方法]

本发明的塑料单元的制造方法(以下，也简称为“本发明的制造方法”。)包括：

在长条状的第1塑料基板上配置第1透明导电层的工序(以下，也简称为“导电层配置工序1”。)；

在长条状的第2塑料基板上配置第2透明导电层的工序(以下，也简称为“导电层配置工序2”。)；

在第1透明导电层之上配置流体层的工序(以下，也简称为“流体层配置工序”。)；

将配置有第1透明导电层及流体层的第1塑料基板和配置有第2透明导电层的第2塑料基板以卷对卷方式贴合，并制作长条状的层叠体的工序(以下，也简称为“层叠体制作工序”。)；

制作了层叠体之后，对第1塑料基板及第2塑料基板进行热熔接，由此沿长度方向密封流体层的工序(以下，也简称为“密封工序”。)；及

将层叠体卷绕成卷状的工序。

以下，对导电层配置工序1及导电层配置工序2(以下，无需特别区分的情况下，简称为“导电层配置工序”。)以及流体层配置工序、层叠体制作工序及密封工序进行详细说明。

〔导电层配置工序〕

本发明的制造方法所具有的导电层配置工序1为在长条状的第1塑料基板上配置第1透明导电层的工序，导电层配置工序2为在长条状的第2塑料基板上配置第2透明导电层的工序。

其中，在塑料基板配置透明导电层的方法并无特别限定，能够通过例如涂布、蒸镀、印刷等方法配置本发明的塑料单元中说明的能够用于透明导电层的原材料。

〔流体层配置工序〕

本发明的制造方法所具有的流体层配置工序为在第1透明导电层之上配置流体层的工序。

其中，在第1透明导电层之上配置流体层的方法并无特别限定，能够使用例如涂布、浸渍、利用毛细管现象的注入等各种公知的方法。

〔层叠体制作工序〕

本发明的制造方法所具有的层叠体制作工序为将配置有第1透明导电层及流体层的第1塑料基板和配置有第2透明导电层的第2塑料基板以卷对卷(Roll to Roll)方式贴合，并制作长条状的层叠体的工序。

其中，以卷对卷方式贴合的方法并无特别限定，能够使用例如将配置有第1透明导电层及流体层的第1塑料基板和配置有第2透明导电层的第2塑料基板以通过夹持辊之间的方式贴合的方法等。

〔密封工序〕

本发明的制造方法所具有的密封工序为对第1塑料基板及第2塑料基板进行热熔接，由此沿长度方向密封流体层的工序。

其中，作为热熔接的方法，只要使用对塑料基板赋予热熔接所需的能量的方法，则并无特别限定。具体而言，可列举使高温的金属元件与塑料基板接触的方法、使COx激光聚光而施加到塑料基板的方法、将超声波施加到塑料基板的方法等。

实施例

以下，列举实施例对本发明进行具体说明，但是以下实施例所示的原材料、试剂、物质量及其比例、条件、操作等只要不脱离本发明的宗旨，则能够适当地变更。因此，本发明的范围并不限定于以下实施例。

[实施例1]

＜透明导电层的制作＞

在150℃下将TEIJIN LIMITED.制造的聚碳酸酯(PC-2151、厚度250μm)双轴拉伸成纵向30％、横向30％之后，通过US2013/0341074号公报的实施例1中所记载的方法利用Ag纳米线制作透明导电层，制作了层叠包含聚碳酸酯的塑料基板和包含Ag纳米线的透明导电层的积层体。

＜取向层的制作＞

将上述制作出的层叠体切割成纵向6cm、横向10cm，并使用棒式涂布机#1.6将聚酰胺酸取向层涂布液(JSR Corporation制造JALS684)作为液晶取向剂进行了涂布。之后，在膜面温度80℃下干燥3分钟，从而制作了取向层101。此时，取向层的膜厚为60nm。

准备2组如此制作的以塑料基板、透明导电层及取向层的顺序层叠的层叠体。

＜间隔物层的制作＞

通过下述配方制作了间隔物层分散液。

利用敷抹器(applicator)以间隙100μm的设定，对2组层叠了液晶取向层的层叠体的每一组上涂布了制作出的间隔物层分散液。

之后，以膜面温度成为60℃的方式进行加热，干燥1分钟，由此制作了2组具有间隔物层的层叠体。

＜液晶单元的制作＞

通过下述配方制作了液晶层组合物。

将制作出的液晶层组合物滴加到具有由上述制作出的间隔物层的2组层叠体中的其中一组的中央，由具有另一个间隔物层的层叠体夹持，通过辊均匀地扩展液晶层组合物而成为含有液晶层组合物的层叠体。

之后，对本积层体的四边，以成为如图2所示的长方形的塑料单元的方式，从塑料基板的上下施加成为周期P＝1.8cm、振幅A＝1.0cm的波浪线状的热源(宽度0.2cm)，在300℃下通过5秒钟热熔接形成密封部分，从而制作了塑料单元101。

确认到上述制作出的塑料单元101即使为了确认柔性而在中央附近折弯成90°，也不存在密封部分的问题。

另外，使用上述制作出的塑料单元101，接合如图10A所示的曲面形状的模具加热到150℃，保持成使塑料单元101的上边部分收缩、使下边部分延伸，并以具有曲面状的区域的方式进行成型，从而制作了具有如图10B所示的具有曲面状的区域的塑料单元201。

塑料单元201的密封部分中，在波浪线状的周期P成为最大的部分中，变化为周期P＝3.2cm、振幅A＝0.6cm，在周期P成为最小的部分中，变化为周期P＝1.4cm、振幅A＝1.3cm，上边、下边、左右的边均以沿曲面的形状进行了成型。

[比较例1]

实施例1中，对积层体的四边，从塑料基板的上下施加成为周期P＝5cm、振幅A＝0.1cm的波浪线状的热源(幅0.2cm)，在300℃下通过5秒钟热熔融形成密封部分，除此以外，通过与实施例1相同的操作，制作了塑料单元102。

使用上述制作的塑料单元102，与实施例1相同地接合曲面形状的模具加热成150℃，保持成使塑料单元102的上边部分收缩、使下边部分延伸而成型，从而制作了具有曲面状的区域的塑料单元202。然而，塑料单元202的密封部分的上边及左右的边中，塑料单元无法追随模具，凹凸以蛇腹状产生，无法沿着曲面均匀地成型。其中一个下边沿着模具延伸，单密封极限延伸而局部被破坏，导致塑料单元内部的液晶组合物漏出。

符号说明

1、7-塑料基板，2、6-透明导电层，3、5-取向层，4-流体层，8-密封部分，100-塑料单元。

Claims (4)

1.一种塑料单元，其依次具有第1塑料基板、第1透明导电层、流体层、第2透明导电层及第2塑料基板，

其还具有所述第1塑料基板或所述第2塑料基板的一部分变形而密封所述流体层的密封部分，

所述密封部分为具有满足下述式(1)的波浪线状的区域的密封部分，

P≤40A(1)

所述式(1)中，P表示波浪线状的周期，A表示波浪线状的振幅。

2.根据权利要求1所述的塑料单元，其中，

所述第1塑料基板及所述第2塑料基板均为长条状的薄膜，

所述塑料单元为沿所述长条状的薄膜的长度方向卷取的卷筒形态。

3.根据权利要求1所述的塑料单元，其具有曲面状的区域。

4.一种塑料单元的制造方法，其包括将权利要求1所述的塑料单元加热到100℃以上，并以具有曲面状的区域的方式进行成型的工序。