CN111132818A - 三维结构制造方法、三维结构、和用于制造三维结构的制造设备 - Google Patents

三维结构制造方法、三维结构、和用于制造三维结构的制造设备 Download PDF

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Abstract

提供一种能够自由地控制三维结构的物理特性的三维结构制造方法。提供所述三维结构制造方法，包括：形成包含至少一种化学物质的层；和使所述至少一种化学物质的分子取向，将形成所述层和使所述分子取向重复多次。

Description

三维结构制造方法、三维结构、和用于制造三维结构的制造 设备
技术领域
本发明涉及一种三维结构制造方法，且具体地涉及一种三维结构制造方法、三维结构、和用于制造三维结构的制造设备。
背景技术
近年来，已经提出了用于3D打印机的各种材料并将其商业化。尽管这些材料通常是有机材料(聚合物树脂)，但也已经提出了无机材料(玻璃)和金属材料。
例如，提出了一种复合树脂材料，其包含多种类型的树脂材料，并且其中第一层和第二层在堆积方向上重复地布置(参见专利文献1)。
[引用列表]
[专利文献]
[专利文献1]
日本专利特开No.2017-25187
发明内容
[技术问题]
然而，专利文献1中提出的技术可能无法自由地控制三维结构的物理特性。
鉴于这样的情况而实现了本发明，并且本发明的主要目的是提供一种能够自由地控制三维结构的物理特性的三维结构制造方法和用于制造三维结构的制造设备、以及一种物理特性可以自由控制的三维结构。
[解决问题的方案]
通过针对这一目的的专门研究，本发明的发明人已经能够成功地、自由地控制三维结构的物理特性，并最终完成了本发明。
换句话说，根据本发明的第一方面，一种三维结构制造方法包括：形成包含至少一种化学物质的层；和使所述至少一种化学物质的分子取向，将形成所述层和使所述分子取向重复多次。
在根据本发明的第一方面的三维结构制造方法中，可以在多次重复形成所述层之后使所述分子取向。
根据本发明的第二方面，一种三维结构制造方法包括：形成取向膜；形成包含至少一种化学物质的层；和使所述至少一种化学物质的分子取向。
在根据本发明第二方面的三维结构制造方法中，可以在多次重复形成所述层之后使所述分子取向。
在根据本发明第二方面的三维结构制造方法中，可以将形成所述取向膜、形成所述层、和使所述分子取向重复多次。
在根据本发明第二方面的三维结构制造方法中，可以将形成所述层、和使所述分子取向重复多次。
在根据本发明第二方面的三维结构制造方法中，可以在将形成所述层和使所述分子取向重复多次之后形成所述取向膜。
根据本发明的第三方面，一种三维结构制造方法包括：形成取向膜；和形成包含至少一种化学物质的层。
在根据本发明第三方面的三维结构制造方法中，可以在形成所述取向膜之后将形成所述层重复多次。
在根据本发明第三方面的三维结构制造方法中，可以将形成所述取向膜和形成所述层重复多次。
在根据本发明第三方面的三维结构制造方法中，可以在多次重复形成所述层之后形成所述取向膜。
在根据本发明的第二方面和第三方面中的每个方面的三维结构制造方法中，可以对形成的取向膜进行取向处理。
在根据本发明的第一、第二和第三方面的每个方面的三维结构制造方法中，所述至少一种化学物质可包含具有手性分子骨架的分子。
根据本发明的第四方面，提供一种三维结构，所述三维结构是通过根据本发明第一方面的三维结构制造方法获得的并且包含具有各向异性的化学物质。
根据本发明的第五方面，提供一种三维结构，所述三维结构是通过根据本发明第二方面的三维结构制造方法获得的并且包含具有各向异性的化学物质。
根据本发明的第六方面，提供一种三维结构，所述三维结构是通过根据本发明第三方面的三维结构制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质。
在根据本发明的第四、第五和第六方面的每个方面的三维结构中，具有各向异性的化学物质可包含具有手性分子骨架的分子。
根据本发明的第七方面，一种用于制造三维结构的制造设备包括：至少一个层形成部，所述层形成部形成包含至少一种化学物质的层。
根据本发明第七方面的用于制造三维结构的制造设备可进一步包括：形成取向膜的取向膜形成部。
此外，根据本发明第七方面的用于制造三维结构的制造设备可进一步包括：使所述至少一种化学物质的分子取向的分子取向部。
此外，根据本发明第七方面的用于制造三维结构的制造设备可进一步包括：形成取向膜的取向膜形成部；和使所述至少一种化学物质的分子取向的分子取向部。
[本发明的有益效果]
根据本发明，可以自由地控制三维结构的物理特性。注意，优点并不总是限于在此描述的那些，并且可以是本发明中描述的任何优点。
附图说明
图1描绘了交替地形成层和使分子取向的三维结构制造方法的说明图。
图2描绘了交替地通过多次重复形成层来形成多个层和使分子取向的三维结构制造方法的说明图。
图3描绘了依次形成取向膜(包括对所形成的取向膜进行取向处理)、形成层、并使分子取向的三维结构制造方法的说明图。
图4描绘了交替地形成取向膜(包括对所形成的取向膜进行取向处理)和形成层的三维结构制造方法的说明图。
图5描绘了交替地形成取向膜(包括对所形成的取向膜进行取向处理)和通过多次重复形成层来形成多个层的三维结构制造方法的说明图。
图6描绘了用于说明根据本发明的第一实施例中在不对取向膜进行取向处理的情况下可以使分子取向的图。
图7描绘了根据本发明的第一实施例中的三维结构制造方法的说明图。
图8描绘了用于说明在根据本发明的第二实施例中，对取向膜进行取向处理并且可以使包含在所述层中的分子取向的图。
图9描绘了根据本发明的第二实施例中的三维结构制造方法的说明图。
图10描绘了伴随光照或加热的偶氮苯的结构改变的图。
图11描绘了用于说明在根据本发明的第三实施例中，在不对取向膜进行取向处理的情况下使包含在层中的分子取向，以及可以通过分子的取向进一步使分子取向的图。
图12描绘了根据本发明的第三实施例中的三维结构制造方法的说明图。
图13描绘了用于说明在根据本发明的第四实施例中，可以通过分子的取向来使包含在层中的分子取向的图。
图14描绘了根据本发明的第四实施例中的三维结构制造方法的说明图。
图15描绘了具有可交联官能团的化合物(聚乙烯肉桂酸酯)通过紫外光的交联反应的图。
图16描绘了用于说明在根据本发明的第五实施例中，通过对取向膜进行取向处理来使包含在层中的分子取向，以及可以通过分子的取向进一步使分子取向的图。
图17描绘了根据本发明的第五实施例中的三维结构制造方法的说明图。
图18描绘了用于说明在根据本发明的第六实施例中，可以通过分子的取向来使包含在层中的分子取向的图。
图19描绘了根据本发明的第六实施例中的三维结构制造方法的说明图。
图20描绘了用于说明在根据本发明的第七实施例中，通过对取向膜进行取向处理来使包含在层中的分子取向，以及可以通过分子的取向进一步使分子取向的图。
图21描绘了根据本发明的第七实施例中的三维结构制造方法的说明图。
图22描绘了用于说明在根据本发明的第八实施例中，对取向膜进行取向处理并且可以使包含在层中的分子取向的图。
图23描绘了根据本发明的第八实施例中的三维结构制造方法的说明图。
图24描绘了偶氮苯(azobenzene)的顺-反转换的说明图。
图25描绘了在垂直入射光的情况下偶氮苯的分子主轴的方向性的说明图。
图26描绘了在倾斜入射光的情况下偶氮苯的分子主轴的方向性的说明图。
具体实施方式
在下文中将描述本发明的优选实施方式。下文描述的实施方式是本发明的代表性实施方式的示例，并且本发明的范围不被解释为受实施方式的限制。在附图中，相同或相似的元件或构件由相同的附图标记表示，并且通常省略其重复描述。
注意，将按以下顺序给出描述。
1.本发明的概述
2.第一实施方式(三维结构制造方法的实施例1)
3.第二实施方式(三维结构制造方法的实施例2)
4.第三实施方式(三维结构制造方法的实施例3)
5.第四实施方式(三维结构的实施例1)
6.第五实施方式(三维结构的实施例2)
7.第六实施方式(三维结构的实施例3)
8.第七实施方式(用于制造三维结构的制造设备的实施例)
<1.本发明的概述>
首先将描述本发明的概述。
本发明关注三维结构中包含的分子的分子结构，并且可以通过排列分子来表达三维结构的各向异性的物理特性并自由地控制其物理特性。此外，本发明可以自由地选择三维结构的自由方向，例如，其中分子排列的方向，诸如X方向、Y方向或Z方向；因此，本发明不对三维结构的物理特性施加任何限制，并且仍可以确保用于制造三维结构的材料的设计中的相当高的自由度。
因此，根据本发明，可以通过自由地控制三维结构的物理特性值(诸如热物理、光物理或力学值)来表达各向异性并制造有史以来最新颖的材料。此外，根据本发明，在通过诸如光之类的电子束来分子取向控制的情况下，可以确保更精细的分子取向控制，并且将各种AM(增材制造)方法与各种分子取向技术相结合，使适用材料多样化成为可能。
根据本发明的三维结构在以下四个方面至少优于二维膜：
·在对象是三维结构的情况下，通常可以通过构建二维膜来创建三维结构。然而，在对象是经受精细分子取向的三维结构的情况下，不能通过构建膜来确保对准精度，并且不可能创建期望的各向异性三维结构。
·通过三维结构，可以容易地创建二维膜无法得到的中空结构。
·在透镜等的情况下，可以考虑将使用二维膜创建的菲涅耳透镜代替透镜；然而，菲涅耳透镜存在具有同心线的缺陷，并且衍射的影响使成像性能显著降低。因此，更优选地构造三维透镜结构。此外，控制三维结构的折射率可使得三维结构能够应用于各种类型的光学元件。
·可以精细处理各种材料。注意，分辨率取决于3D打印机等的性能。
根据本发明的三维结构的适用范围不特别局限于上述光学元件、光学构件、光学材料等。根据本发明的三维结构可应用于例如建筑构件、软机器人构件、运动装备、和需要特殊机械性能的保护器、生物材料、智能纺织品、弹性体、散热/储热材料、玩具或类似物。
<2.第一实施方式(三维结构制造方法的实施例1)>
根据本发明第一实施方式中的三维结构制造方法(三维结构制造方法的实施例1)是如下一种制造方法，包括：形成包含至少一种化学物质的层(用于形成三维结构的层)；和使所述至少一种化学物质的分子取向，将形成所述层和使所述分子取向重复多次。
根据本发明第一实施方式中的三维结构制造方法可依次包括：形成包含至少一种化学物质的层；和使所述至少一种化学物质的分子取向。
根据本发明第一实施方式中的三维结构制造方法可以在多次重复形成所述层之后，使所述至少一种化学物质的分子取向。
在根据本发明第一实施方式中的三维结构制造方法中使用的化学物质可以是有机化合物、无机化合物、或高分子化合物，并且可包含具有手性分子骨架的分子。
根据本发明第一实施方式中的三维结构制造方法可以在通过将形成包含至少一种化学物质的层重复多次而形成多个层之后，使化学物质的分子取向。
根据本发明第一实施方式中的三维结构制造方法是使用例如3D打印机在厚度方向上堆积薄膜的方法。包括形成各层的工序和使化学物质的分子取向的工序在内，使得根据本发明第一实施方式中的三维结构制造方法能够排列分子。排列分子使得可以获得各向异性的物理特性。
例如，结合FDM(熔融沉积建模)方法和排列分子的摩擦法，使得可以在形成层之后重新定义分子方向。摩擦法是在液晶显示器制造过程中建立的技术。通常，可以通过诱导聚酰亚胺表面的分子取向来赋予液晶分子在聚酰亚胺/液晶界面上的取向顺序。利用这种方法，可以使分子在堆积层上进一步取向。
此外，作为另一示例，结合STL(立体光刻)方法和排列分子的光取向方法，使得能够在形成层时利用紫外照射同时处理待形成的每个层上的分子取向。具体地，将线性偏振光、倾斜发射的平行光、或者线性偏振光和倾斜发射的平行光两者作为要照射的紫外光施加使得能够控制分子取向。作为进一步确定顺序的方法，倾斜地照射紫外光使得可以三维地确定分子方向。
在下文中，将参照图1和图2描述根据本发明第一实施方式中的三维结构制造方法的两个实施例。
图1描绘了交替地形成层和使化学物质的分子取向的三维结构制造方法的说明图。根据图1中所描绘的三维结构制造方法，可以获得在三维空间中具有各向异性的物理特性的结构。
根据图1中所描绘的三维结构制造方法，在图1(A)、图1(C)、和图1(E)中形成层(形成层的工序)，并且在图1(B)、图1(D)、和图1(F)中使各层中包含的分子取向(使分子取向的工序)。
沿着图1(A)中的箭头P11方向，在基材1上形成第一层21(2)，并且沿着图1(B)中的箭头P12方向，对第一层21(2)进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的层22(2)。接下来，沿着图1(C)中的箭头P13方向，在第一层22(2)上形成第二层21(2)，并且沿着图1(D)中的箭头P14方向，对第二层21(2)进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的两个层22(2)。此外，沿着图1(E)中的箭头P15方向，在层22(2)上形成第三层21(2)，并且沿着图1(F)中的箭头P16方向，对第三层21(2)进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的三个层22(2)。
通过将图1(A)至图1(F)重复预定次数来制造期望的三维结构。
图2描绘了交替地通过多次重复形成层来形成多个层和使分子取向的三维结构制造方法的说明图。根据图2中所描绘的三维结构制造方法，可以获得在三维空间中具有各向异性的物理特性的结构，并且还可以通过多次执行形成每个层的工序并且在形成(构建)多个层之后进行分子取向处理来缩短制造节拍时间。
根据图2中所描绘的三维结构制造方法，在图2(A)和图2(C)中形成层(形成层的工序)，并且在图2(B)和图2(D)中使各层中包含的分子取向(使分子取向的工序)。
沿着图2(A)中的箭头P21方向，在基材1上形成第一层21(2)。尽管未示出，但是在形成第二层21(2)之前，可以通过紫外光、热等对第一层21(2)进行处理，以便根据需要在第一层21(2)上构建第二层21(2)。在第一层21(2)上形成第二层21(2)，并且在图2(B)中沿着箭头P22方向，对第一层21(2)和第二层21(2)进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的两个层22(2)。尽管未示出，但是在形成第三层21(2)之前，可以通过紫外光、热等对第二层21(2)进行处理，以便根据需要在第二层21(2)上构建第三层21(2)。在图2(C)中，沿着箭头P23方向，在第二层22(2)上形成第三层21(2)。尽管未示出，但是在形成第四层21(2)之前，可以通过紫外光、热等对第二层21(2)进行处理，以便根据需要在第三层21(2)上构建第三层21(2)。在第三层21(2)上形成第四层21(2)，并且在图2(D)中沿着箭头P24方向，对第三层21(2)和第四层21(2)进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的四个层22(2)。
通过将图2(A)至图2(D)重复预定次数来制造期望的三维结构。
[形成包含至少一种化学物质的层]
将详细地描述根据本发明第一实施方式的三维结构制造方法中所包括的形成包含至少一种化学物质的层(也称为“形成层”或“形成层的工序”)。注意，形成层例如可包括：将包含至少一种化学物质的材料(混合组合物等)施加到基材等上；以及对该层进行处理以便在该层上构建下一层或取向膜。此外，对该层进行处理以便在该层上构建下一层或取向膜可包括：通过紫外光、热等使至少一种化学物质聚合(固化)。
可以使用例如FDM(熔融沉积建模)方法、STL(立体光刻)方法、喷墨方案、SLS(选择性激光烧结)方法、投影方案、粉末床和喷墨方案、片材层压方案、粘合剂喷射方法、粉末床熔融方法、定向能量沉积方法等来执行形成层(形成层的工序)。
下文中将具体地描述上述作为示例提及的方案或方法。
(FDM(熔融沉积建模)方法)
FDM方法是1980年代后期由美国3D打印机制造商Stratasys公司的Scott Crump开发的快速原型/3D打印机的建模方案之一。利用FDM方法，通过在高温下熔融热塑性细丝并逐层构建细丝来构建立体形状。通过用滑轮在成型头内挤出树脂线轴，然后将挤出的树脂压在成型台上，同时用放置在成型头前面的加热器将树脂熔化，从而逐层构建细丝。
尽管FDM方法仅是逐层地构建熔融树脂，并且其原理非常简单，但是诸如收缩条件、线性膨胀系数和溶解温度等各种条件根据热塑性树脂而变化，并且由于方案不使用模具，所以这些条件也因要创建的形状而异。因此，使用此方案创建立体对象实际上需要大量的专门知识和条件数据。
(STL(立体光刻)方法)
STL方法是3D打印技术中最古老的方案。STL是日本发明的技术，并于1987年由3DSystems公司投入实际使用。STL是一种使用在受到紫外线照射后固化的液态树脂(光固化树脂)的构建方案。
原则上，用紫外线激光照射填充有光固化树脂的槽以构建各层。构建一层后，构建平台降低一层，并且逐层堆积树脂，从而堆积出多层。
(喷墨方案)
喷墨方案是如下一种方案：喷射液态紫外固化树脂并用紫外光照射该树脂，从而使树脂固化并逐层堆积。喷墨方案是应用了打印纸张的喷墨打印机的原理的一种构建方法。
原则上，像在喷墨打印机中一样喷雾液化的树脂，并用紫外光照射，从而使树脂固化。通过逐层堆积树脂来制造三维物体。
(SLS(选择性激光烧结)方法)
选择性激光烧结增材制造是一种用大功率激光束照射粉末材料并对材料进行烧结的构建方案。作为主要材料，可以使用诸如尼龙之类的树脂材料或诸如铜、青铜、钛或镍之类的金属材料。由于通过SLS方法制造的三维物体具有很高的耐久性，因此该物体不仅作为设计原型，而且作为可用的原型模型(功能模型)被处理，并在批量生产之前的测试时被使用。
原则上，选择性激光烧结方案类似于立体光刻方法，并且用激光束照射平台上的粉末以烧结粉末。当粉末固化时，降低平台。将该操作重复进行与切片相对应的次数，从而制造出物体。
(投影方案)
投影方案是立体光刻方案的一种。投影方案使用来自投影仪的光固化树脂，并逐层堆积树脂。由于用下方的光照射树脂，因此制作了上下颠倒的模型。
原则上，投影方案提升平台并制造模型，以使模型上下颠倒悬挂，而立体光刻方案在制造过程中降低平台。立体光刻方案使用激光束进行照射，而投影方案则使用投影仪将光线照射到整个构建平台。在平台和树脂之间存在遮挡光的掩模，以防止在制造过程中照射到除要制造的零件以外的零件。
(粉末床和喷墨方案)
粉末床和喷墨方案是将诸如淀粉或石膏粉之类的粉末与树脂粘合并固化的方案。因此，粉末床和喷墨方案也称为“粘合剂喷射3D打印方法”。基于粉末床和喷墨方案的典型3D打印机是Z-Corporation(目前与3D Systems公司合并)制造的Z打印机。粉末床和喷墨方案具有能够制造全彩色三维物体的显著特征。
原则上，粉末首先以一层厚度铺展在构建平台上。接下来，将粘合剂从喷墨器喷射到粉末上，根据3D数据将油墨(粘合剂)喷射到粉末上以使粉末固化。当可以打印一层时，构建平台降低一层。此外，根据3D数据将下一层印刷在第一层上。通过重复这些过程并构建多个层，可以制造三维物体。
(片材层压方案)
片材层压方案是通过堆积片材来制造形状的增材制造方法。片材层压方案有几种类型，包括：使用粘合剂逐层构建由切割绘图仪切割的纸的方案；将光固化树脂喷射到片材上然后将树脂转移到其上的方案；以及一种用热固性树脂单体或光固化树脂单体浸渍水溶性纸、加热该纸或用紫外光照射该纸、加压、并且每次固化一层该纸的方法。在片材层压方案中使用的片材作为粉末床和喷墨方案中使用的基材的替代品。片材层压方案也称为“分层实体制造”。尽管材料损失很大，但是片材层压方案具有相对较高的精度，并且能够制造大型三维物体。拆卸不必要的零件需要耗费时间和人力。
(粘合剂喷射方法)
粘合剂喷射方法将粘合剂(粘合剂)从喷墨喷嘴选择性地输送到诸如石膏、树脂、沙子或陶瓷之类的粉末上，并使粉末固化。使用有色粘合剂可以得到有色物体。通常有必要在制造完成后执行用材料浸渍粉末之间的间隙的工序。
(粉末床熔融方法)
粉末床熔融方法用激光束或电子束照射遍及整个平面的粉末，从而熔化并熔融截面形状。基于粉末床熔融方法的设备通常使用金属或树脂。一些基于粉末床熔融方法的设备在不熔融构建材料自身的情况下熔融树脂涂覆的粉末或添加的树脂。虽然粉末床熔融方法基本上是使用单一材料制造物体，但是原则上也可以在堆积方向上改变材料。
(定向能量沉积方法)
定向能量沉积方法是基于通过将粉末材料喷涂到激光束照射的位置上的堆焊技术(激光熔覆)。通过控制执行激光束照射和粉末材料的输送的加工头的位置来执行增材制造。原则上，可以使用多种材料的混合物来一体地制造立体模型。
[使至少一种化学物质的分子取向]
将详细地描述根据本发明第一实施方式的三维结构制造方法中所包括的使至少一种化学物质的分子取向(也称为“使分子取向”或“使分子取向的工序”)。
可以使用例如摩擦法、离子束法、光取向法、沟槽取向法、磁场取向法、自由界面法、温度梯度法、剪切取向法、取向转移法、朗格缪尔-布洛杰特(Langmuir-Blodgett)法、光异构化反应法、光摩擦法或类似方法来执行使分子取向(使分子取向的工序)。
在作为示例提及的方法中，下文中将具体地描述摩擦法、离子束法、光取向法、沟槽取向法、磁场取向法和自由界面法。
(摩擦法)
形成取向膜(也称为“取向层”或“包含取向分子的层”，在下文中同样适用)也称为“摩擦工序”，其是在聚合物膜表面上形成细密沟槽以使液晶分子按顺序排列的过程。在将诸如聚酰亚胺树脂之类的液体施加到玻璃基板上之后，将聚酰亚胺树脂在约180℃燃烧，并且用摩擦布辊沿期望的方向摩擦膜的表面。用布的细纤维沿一个方向轻轻摩擦表面，可使树脂分子沿固定方向排列，并形成细密沟槽。
(离子束法)
离子束取向技术是通过用电场中加速的离子粒子(例如，Ar离子)束从倾斜方向照射取向膜的表面，作为用辊摩擦取向膜(摩擦法)的替代，从而使液晶取向，以使取向膜的表面具有各向异性的技术。在普通的摩擦辊的抛光布中使用的纤维的直径为大约十微米时，Ar离子的直径等于或小于纤维直径的十万分之一；因此，可以利用离子束取向技术在非常精细的水平上进行高密度表面处理。因此，可以在不刮擦取向膜表面的情况下，实现具有高对比度、无粗糙和不均匀的平滑黑屏。
(光取向法)
通常是通过将包含具有光反应性基团的聚合物或单体和溶剂的组合物(以下，通常称为“光取向膜形成用组合物”)施加在基材上并用偏振光(优选为偏振紫外光)照射该组合物而得到光取向膜。对于光取向膜来说更优选的是，通过选择照射组合物的偏振光的偏振方向来任意地控制取向抑制力的方向。
光反应性基团是指通过光照射而具有液晶取向能力的基团。具体地说，光反应性基团是产生作为液晶取向能力的起源的光反应的基团，该光反应诸如由光照射产生的分子取向的诱导、异构化反应、二聚反应、光交联反应或光解反应。在光反应性基团中，优选以优异的取向发生二聚反应或光交联反应的光反应性基团。可能产生反应的光反应性基团优选为具有不饱和键、特别是双键的光反应性基团，更优选地为具有选自由碳-碳双键(C＝C键)、碳氮双键(C＝N键)，氮氮双键(N＝N键)、和碳氧双键(C＝O键)构成的组中的至少一个键的光反应性基团。
具有C＝C键的光反应性基团的示例包括乙烯基、多烯基、二苯乙烯基、苯乙烯基吡啶基、有机吡啶盐基、查尔酮基、肉桂酰基和类似基团。具有C＝N键的光反应性基团的示例包括具有诸如芳族席夫碱、芳族肼等结构的碱。具有N＝N键的光反应性基团的示例包括偶氮苯基、偶氮萘基、芳族杂环偶氮基、双偶氮基、甲臜基、具有氧化偶氮苯作为基本结构的基团和类似基团。具有C＝O键的光反应性基团的示例包括二苯甲酮基、香豆素基、蒽醌基、马来酰亚胺基和类似基团。这些基团可以具有以下取代基：诸如烷基、烷氧基、芳基、烯丙氧基、氰基、烷氧羰基、羟基、磺酸基、卤代烷基和类似基团。
在这些光反应性基团中，优选进行光二聚反应的光反应性基团，并且优选肉桂酰基和查耳酮基，因为光取向所需的偏振光照射量相对较少，并且倾向于获得热稳定性和时间稳定性优异的光取向膜。作为具有光反应性基团的聚合物，特别优选具有肉桂酰基的聚合物，以使聚合物侧链的端部具有肉桂酸结构。
作为光取向膜形成用组合物的溶剂，优选溶解具有光反应性基团的聚合物和单体的溶剂，溶剂的示例包括作为取向聚合物组合物的溶剂提及的溶剂和类似溶剂。
在光取向膜形成用组合物中，具有光反应性基团的聚合物或单体的含量优选为等于或高于0.2质量％，更优选地在0.3-10质量％的范围内。光取向膜形成用组合物可包含诸如聚乙烯醇或聚酰亚胺之类的高分子材料和光敏剂，只要不严重损害光取向膜的特性即可。
将光取向膜形成用组合物施加在基材上的方法的示例包括与将取向聚合物组合物施加在基材上的方法类似的方法。从所施加的光取向膜形成用组合物中除去溶剂的方法的示例包括与从取向聚合物组合物中除去溶剂的方法类似的方法。
用偏振光照射光取向膜形成用组合物的方式可以是用偏振光直接照射施加在基板上且除去了溶剂的光取向膜形成用组合物的方式，或者是从基材侧辐射偏振光并允许用偏振光照射光取向膜形成用组合物的方式。更优选地，偏振光是基本上平行的光。照射光取向膜形成用组合物的偏振光的波长优选在具有光反应性基团的聚合物或单体中的光反应性基团能够吸收光能的波长范围内。具体地，偏振光更优选地为波长在250nm至400nm范围内的UV(紫外)光。用于偏振光照射的光源的示例包括氙灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、紫外线激光器(诸如KrF准分子激光器和ArF准分子激光器)和类似物，更优选地为高压汞灯、超高压汞灯和金属卤化物灯。这是因为这些灯在313nm波长的紫外线辐射的发射强度高。通过适当的偏振器辐射来自光源的光，使得可以用偏振光照射光取向膜形成用组合物。作为这样的偏振器，可以使用偏振光滤光片、偏振棱镜(诸如格兰-汤普森棱镜和格兰-泰勒棱镜)、或线栅偏振器。注意，在摩擦或偏振光照射时进行掩模使得可以形成在液晶取向方向上不同的多个区域(图案)。
(沟槽取向法)
沟槽取向膜是在膜的表面上具有不规则图案或多个沟槽的膜。在将液晶化合物放置在具有多个等距排列的线性沟槽的膜上的情况下，液晶分子在沿着沟槽的方向上取向。
获得沟槽取向膜的方法的示例包括以下方法：经由具有图案化狭缝的曝光掩模对感光性聚酰亚胺膜的表面进行曝光，进行显影和漂洗工序，并形成不规则图案的方法；在表面有沟槽的板状基体上形成未固化的紫外固化树脂层，将树脂层移动到基材上，然后使树脂层固化的方法；通过将具有多个沟槽的辊状基体压制到基材上形成的未固化的紫外固化树脂层上，然后使树脂层固化的方法；和类似方法。具体示例包括在日本专利特开平6-34976、和日本专利特开2011-242743等中描述的方法。
(磁场取向法)
由于有机高分子包含共价键并且通常是抗磁性的，因此有机高分子被称为是磁性不足的物质。然而，液晶态的高分子物质在各向异性磁化率方向上是均匀的，并且取决于磁场容易受到高能量的影响，因此高分子物质发生宏观分子取向。该能量的大小与液晶的各向异性磁化率成正比，并且与磁场强度的平方成正比。具有均匀方向的畴的大小也很重要。Denn等人研究了临界磁场和畴的大小(R.C.Moore,M.M.Denn,and G.Marruci,Polym.Mater,Sci.Eng.,52,84(1985))，Stupp等人研究了由于老化和磁场取向速度引起的畴的生长(J.S.Moore and S.I.Stupp,Macromolecules,20,282(1987).MagneticOrientation of Liquid Crystalline Polymers)。
(自由界面法)
提出了一种使用设置在空气侧表面上的厚度为约20nm、并与光反应的非常薄的表层，藉由来自空气侧的光自由地控制液晶膜的分子取向的方法。在空气侧提供光反应性高分子薄膜的技术很简单。该薄膜是通过向液晶高分子中添加几％的含有倾向于在空气侧偏析的光反应性偶氮苯的嵌段共聚物而形成的，并在约120℃下进行几分钟的退火。热处理仅使该嵌段共聚物偏析到空气表面。该嵌段共聚物的空气侧表层用作光取向膜。仅使用液晶高分子时，称为液晶元的棒状分子垂直于膜表面取向。然而，当嵌段共聚物偏析到表面上时，棒状分子水平取向(K.Fukuhara等人，Nature Communication 5,3320(2014))。
注意，使至少一种化学物质的分子取向的方式不限于上述使分子取向的方式。还可以想到，通过除磁场以外的电场来使分子取向，和通过应用静电纺丝法、电喷雾法、使用狭缝的光取向法、光摩擦法或类似方法来使分子取向。
<3.第二实施方式(三维结构制造方法的实施例2)>
根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法(三维结构制造方法的实施例2)是如下一种制造方法，包括：形成取向膜；形成包含至少一种化学物质的层(用于形成三维结构的层)；和使所述至少一种化学物质的分子取向。
根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法可依次包括：形成取向膜；形成包含至少一种化学物质的层；和使所述至少一种化学物质的分子取向。
在根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法中，可以对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法可以将形成层重复多次之后使分子取向，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法可以将形成取向膜、形成层和使分子取向重复多次，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法可以在将形成取向膜、形成层和使分子取向重复多次的情况下，将形成层重复多次之后使分子取向，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法可以将形成层和使分子取向重复多次，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法可以在将形成层和使分子取向重复多次的情况下，将形成层重复多次之后使分子取向，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法可以在将形成层和使分子取向重复多次之后形成取向膜，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法可以在将形成层和使分子取向重复多次之后形成取向膜的情况下，将形成层重复多次之后使分子取向，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
在根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法中使用的化学物质可以是有机化合物、无机化合物、或高分子化合物，并且可包含具有手性分子骨架的分子。
如稍后所描述的，存在一种方法，将用于赋予要形成的层的取向顺序的层(也称为“取向有序层”或“取向膜”，在下文中同样适用)预先插入要形成的层底下，并进一步添加对取向有序层(取向膜)进行取向处理的步骤(工序)，从而使要形成在取向有序层上的层的分子对准。然而，利用这种方法，在用于形成与取向有序层相对的结构的层的界面(通常是空气界面)上的分子取向常常不同于由取向有序层确定的取向。在这种情况下，在形成用于形成该结构的层之后，进一步在该层上执行使分子取向的工序，从而使得可以将用于形成该结构的层的上部界面上的分子的取向与在其下部界面上的分子的取向对准。然而，在将用于形成该结构的层视为重复单元并且在该层内形成混合结构(即，上下界面之间的取向顺序不同的周期性结构)的情况下，则不必进行用于使分子取向的工序，或者可以通过附加的取向处理方法来赋予与由取向有序层确定的取向顺序不同的取向顺序。
在下文中将参照图3描述根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法的一个实施例。
图3描绘了依次形成取向膜(包括对所形成的取向膜进行取向处理)；形成层；和使分子取向的三维结构制造方法的说明图。由于形成取向膜本身是进行取向处理，因此，图3中所描绘的三维结构制造方法不一定总是需要对所形成的取向膜进行取向处理。根据图3中所描绘的三维结构制造方法，可以获得在三维空间中具有各向异性的物理特性的立体结构(三维结构)。
根据图3中所描绘的三维结构制造方法，在图3(A)至图3(C)和图3(J)中形成取向膜(取向膜形成工序)，在图3(D)至图3(F)中形成层(形成层的工序)，并且在图3(G)至图3(I)中使各层中包含的分子取向(使分子取向的工序)。
将取向膜31(3)沿着图3(A)中的箭头P31方向施加到基材1上，并对取向膜31(3)进行预烘烤和烧制(例如，在聚酰亚胺材料的情况下进行酰亚胺化)，以产生图3(B)中的取向膜32(3)。
在图3(C)中，沿箭头P32方向对取向膜32(3)进行光取向处理，以形成已经进行了分子取向处理的取向膜33(3)。
在图3(D)和3(E)中，在取向膜33(3)上沿箭头P33方向形成层21(2)。在图3(F)中，根据需要通过加热或类似方式使该层中包含的分子重新取向(层23(2))。
接下来，在图3(G)和3(H)中，沿箭头P34方向对层21(2)(或层23(2))进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的层24(2)。此外，在图3(I)中，根据需要通过加热或类似方式使该层中包含的分子重新取向(层25(2))。
在图3(J)中(与图3(A)相同)，将取向膜31(3)再次沿箭头P35方向施加到层24(2)(层25(2))上，并且通过将图3(J)(图3(A))和图3(B)至图3(I)重复预定次数来制造期望的三维结构。
尽管未示出，但是在形成取向膜之后多次重复形成层以形成(构建)多个层使得可以缩短制造节拍时间，同时获得在三维空间中具有各向异性的物理特性的结构。
[对取向膜进行取向处理]
将描述本发明第二实施方式的三维结构制造方法中所包括的对取向膜进行取向处理(也称为“对取向膜进行取向处理的工序”，在下文中同样适用)。
对取向膜进行取向处理(对取向膜进行取向处理的工序)例如可以使用摩擦法、离子束法、光取向法、沟槽取向法、磁场取向法、自由界面法、温度梯度法、剪切取向法、取向转移法、朗格缪尔-布洛杰特法、光异构化反应法、光摩擦法或类似方法进行。
在作为示例提及的方法中，摩擦法、离子束法、光取向法、沟槽取向法、磁场取向法、和自由界面法已在根据本发明第一实施方式的三维结构制造方法中的“使分子取向(使分子取向的工序)”部分中进行了描述；因此，在此省略其具体描述。
此外，根据本发明第二实施方式的三维结构制造方法中所包括的形成包含至少一种化学物质的层(用于形成三维结构的层)和使所述至少一种化学物质的分子取向的步骤已在根据本发明第一实施方式的三维结构制造方法中的“形成层(形成层的工序)”和“使分子取向(使分子取向的工序)”部分中进行了描述；因此，在此省略其描述。
<4.第三实施方式(三维结构制造方法的实施例3)>
根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法(三维结构制造方法的实施例3)是如下一种制造方法，依次包括：形成取向膜；和形成包含至少一种化学物质的层(用于形成三维结构的层)。
根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法可包括：依次形成取向膜和形成包含至少一种化学物质的层。
在根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法中，可以对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法可以在形成取向膜之后，将形成层重复多次，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法可以将形成取向膜和形成层重复多次，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法可以在将形成取向膜和形成层重复多次的情况下，在形成取向膜之后，将形成层重复多次，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法可以在将形成层重复多次之后形成取向膜，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法可以在将形成层重复多次之后形成取向膜的情况下，在形成取向膜之后，将形成层重复多次，并且在这种情况下，可以进一步对所形成的取向膜进行取向处理。
在根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法中使用的化学物质可以是有机化合物、无机化合物、或高分子化合物，并且可包含具有手性分子骨架的分子。
为了将待通过3D打印机形成的层的分子对准，存在一种方法，将用于赋予要形成的层的取向顺序的层(也称为“取向有序层”或“取向膜”)预先插入要形成的层底下，并进一步添加对取向有序层进行取向处理的步骤，从而使要形成在取向有序层上的层的分子对准。尽管聚酰亚胺膜通常被用作液晶显示器等中的取向有序层，但是用作取向有序层的膜不限于聚酰亚胺膜。例如，聚硅氧烷、聚乙烯醇或类似物适合用作取向有序层的膜。作为在取向有序层上进行的取向处理，可以使用诸如摩擦法和光取向法之类的各种技术中的任何一种。对于选作取向有序层的材料，应用合适的取向处理方法就足够了。
下文中将参照图4和图5描述根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法的两个实施例。
图4描绘了交替地形成取向膜(包括对所形成的取向膜进行取向处理)和形成层的三维结构制造方法的说明图。由于形成取向膜本身是进行取向处理，因此图4中所描绘的三维结构制造方法不一定总是需要对所形成的取向膜进行取向处理。根据图4中所描绘的三维结构制造方法，可以获得在三维空间中具有各向异性的物理特性的结构。
根据图4中所描绘的三维结构制造方法，在图4(A)至图4(C)和图4(G)中形成取向膜以对该取向膜进行取向处理(分子取向处理)(取向膜形成工序)，并且在图4(D)至图4(F)中形成层(形成层的工序)。
将取向膜31(3)沿着图4(A)中的箭头P41方向施加到基材1上，并对取向膜31(3)进行预烘烤和烧制(例如，在聚酰亚胺材料的情况下进行酰亚胺化)，以产生图4(B)中的取向膜32(3)。
在图4(C)中，沿箭头P42方向对取向膜32(3)进行光取向处理，以形成已经进行了分子取向处理的取向膜33(3)。
在图4(D)中，在取向膜33(3)上沿箭头P43方向形成层21(2)。在图4(D)和图4(E)中，在该层包含单体(可聚合化合物)的情况下，可以通过紫外光、加热等使单体(可聚合化合物)固化而形成聚合物(聚合化合物)。在图4(F)中，根据需要通过加热或类似方式使该层中包含的分子重新取向(层23(2))。
在图4(G)中(与图4(A)相同)，将取向膜31(3)再次沿箭头P44方向施加到层21(2)(23(2))上，并且通过将图4(G)(图4(A))和图4(B)至图4(F)重复预定次数来制造期望的三维结构。
图5描绘了交替地形成取向膜(包括对所形成的取向膜进行取向处理)和通过多次重复形成层来形成(构建)多个层的三维结构制造方法的说明图。由于形成取向膜本身是进行取向处理，因此，图5中所描绘的三维结构制造方法不一定总是需要对所形成的取向膜进行取向处理。根据图5中所描绘的三维结构制造方法，可以获得在三维空间中具有各向异性的物理特性的结构，并且还可以在形成取向膜之后通过多次执行形成每个层的工序并且形成(构建)多个层来缩短制造节拍时间。在这种情况下，通过将用于形成结构的层的取向顺序传递到接下来要构建的层，以保持由取向膜确定的取向顺序。
根据图5中所描绘的三维结构制造方法，在图5(A)至图5(C)和图5(G)中形成取向膜以对该取向膜进行取向处理(分子取向处理)(取向膜形成工序)，并且在图5(D)至图5(F)中形成层(形成层的工序)。
将取向膜31(3)沿着图5(A)中的箭头P51方向施加到基材1上，并对取向膜31(3)进行预烘烤和烧制(例如，在聚酰亚胺材料的情况下进行酰亚胺化)，以产生图5(B)中的取向膜32(3)。
在图5(C)中，沿箭头P52方向对取向膜32(3)进行光取向处理，以形成已经进行了分子取向处理的取向膜33(3)。
在图5(D)中，在取向膜33(3)上沿箭头P53方向形成层21(2)。在图5(E)中，在第一层21(2)上沿箭头P54方向形成第二层21(2)。在第一层和/或第二层包含单体(可聚合化合物)的情况下，可以通过紫外光、加热等使单体(可聚合化合物)固化而形成聚合物(聚合化合物)。在图5(F)中，根据需要通过加热或类似方式使该两层中包含的分子重新取向(两层23(2))。
在图5(G)中(与图5(A)相同)，将取向膜31(3)再次沿箭头P55方向施加到两层21(2)(23(2))上，并且通过将图5(G)(图5(A))和图5(B)至图5(F)重复预定次数来制造期望的三维结构。
根据本发明第三实施方式的三维结构制造方法中所包括的形成包含至少一种化学物质的层(用于形成三维结构的层)的步骤已在根据本发明第一实施方式的三维结构制造方法中的“形成层(形成层的工序)”部分中进行了描述；因此，在此省略其描述。此外，根据本发明第三实施方式的三维结构制造方法中所包括的对取向膜进行取向处理(对取向膜进行取向处理的工序)的步骤已在根据本发明第二实施方式的三维结构制造方法中的“进行取向处理(对取向膜进行取向处理的工序)”部分中进行了描述；因此，在此省略其描述。
<5.第四实施方式(三维结构的实施例1)>
根据本发明第四实施方式中的三维结构(三维结构的实施例1)是通过根据本发明第一实施方式中的三维结构制造方法获得的并且包含具有各向异性的化学物质的结构。更具体地，根据本发明第四实施方式中的三维结构是通过以下制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质的三维结构，所述制造方法包括：依次形成包含至少一种化学物质的层(用于形成三维结构的层)和使所述至少一种化学物质的分子取向，将形成所述层和使所述分子取向重复多次。注意，根据本发明第四实施方式中的三维结构可以由具有各向异性的化学物质构成。
此外，根据本发明第四实施方式中的三维结构(三维结构的实施例1)是通过根据本发明第一实施方式中的三维结构制造方法获得的并且包含具有各向异性的化学物质的结构。更具体地，根据本发明第四实施方式中的三维结构可以是通过以下制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质的三维结构，所述制造方法包括：依次形成包含至少一种化学物质的层(用于形成三维结构的层)和使所述至少一种化学物质的分子取向，将形成所述层和使所述分子取向重复多次。
根据本发明第四实施方式的三维结构中所包括的并且具有各向异性的化学物质可以是有机化合物、无机化合物、或高分子化合物，并且可包含具有手性分子骨架的分子。
根据本发明第四实施方式中的三维结构可包含高分子，并且在三维结构中，高分子主链可以对准，高分子侧链可以对准，或者高分子主链和高分子侧链均可对准。
为了使高分子主链和/或高分子侧链对准，如上所述使分子取向就足够了。为了形成层，例如，选择FDM(熔融沉积建模)方法作为增材制造，从而可以实现该结构。
根据本发明第四实施方式中的三维结构可包含高分子和分布在高分子中且具有液晶元骨架的分子，并且所述具有液晶元骨架的分子可以在三维结构中对准。具有液晶元骨架的分子可以是低分子或单体。在具有液晶元骨架的分子是单体的情况下，可以通过使单体聚合来形成聚合物。
液晶元是表达液晶性质的元素之一，并且是具有芳香环等并且表现出刚性和取向的官能团(原子团)的通用名称，而不是特定官能团的名称。液晶元的示例包括联苯等的结构。在讨论分子是否对准时，有必要基于例如分子具有像液晶元那样的方向性的结构来进行讨论。在这种情况下，通过使不与高分子化学键合但分布在高分子中且具有液晶元骨架的分子具有方向性，可以使得各向异性在宏观结构中得以表达。
根据本发明第四实施方式中的三维结构可包含高分子和分布在高分子中的无机化合物，并且无机化合物可以在三维结构中排列。
即使作为上述液晶元分子的替代物，无机化合物也同样可以在结构中表达各向异性。例如，刺参科的针状体包括碳酸钙晶体，并且通过晶体的排列而表现出双折射。与上述相似，响应于高分子的排列，分布在高分子中的无机化合物沿着高分子排列，使得能够在最终结构中表达各向异性。
使用天然纳米纤维、碳纳米线、玻璃纤维、纳米取向的晶体(诸如碳纤维、碳纳米管、富勒烯纳米纤维、和胶原蛋白)等作为上述液晶元或无机化合物的替代物，同样可以在三维结构中表达各向异性。与常规技术相比，在制造例如碳纤维复合材料的情况下，使用本发明使得即使具有精确和复杂的结构也可以实现高度耐用的材料。
根据本发明第四实施方式的三维结构中所包含的至少一种化学物质的排列分子的顺序参数可以是任意值，但优选等于或大于0.1，更优选地等于或大于0.3。
(顺序参数)
例如，在作为液晶的一种的向列型液晶中，改变温度会触发向列相和各向同性相之间的相变。此时的顺序参数称为“取向顺序参数”，并表示如下。
S＝<P2(cosθ)>＝1/2(3<cos2θ>-1)
在此，P2表示二次勒让德多项式，θ表示相对于取向主轴形成的角度(系统中液晶分子的主轴朝向的平均取向)，<>表示单个分子的平均值。当系统处于足够低的温度并且取向是其中分子完全对准的完全取向时，cos2θ表示如下。
cos2θ＝1
此外，顺序参数等于1。另一方面，在温度等于或高于转变温度的各向同性相中，分子取向是完全随机的，并且cos2θ表示如下。
cos2θ＝1/3
由于cos2θ，顺序参数等于零。
根据本发明第四实施方式中的三维结构可包含具有液晶元(骨架)的大分子，并且所述液晶元可被包含在高分子主链、高分子侧链、或者高分子主链和高分子侧链两者中。
液晶元可以化学键合至高分子(聚合物)以通过共价键形成三维结构。高分子(聚合物)内液晶元的键合位置可以是高分子主链、高分子侧链、或者高分子主链和高分子侧链两者。
根据本发明第四实施方式中的三维结构可包含高分子和光致变色分子，并且光致变色分子可被包含在高分子主链、高分子侧链、或者高分子主链和高分子侧链两者中。光致变色分子可以是低分子或单体。在光致变色分子是单体的情况下，可以通过使单体聚合来形成聚合物。
光致变色分子的光致变色是指物质的光物理特性(诸如光吸收/光发射)由于外部刺激而可逆地改变的现象。在表现出变色时，在大多数情况下发生分子结构的异构化，从而诸如折射率、介电常数、氧化还原电位和熔点之类的物理特性也发生改变。通过光照射发生变色的现象被称为“光致变色”，并且表达这一现象的材料被称为“光致变色分子”或“光致变色化合物”。光致变色时的结构异构化类型包括几何光致异构化(顺反异构化)、开环和闭环光反应等。
在光致变色分子包括这种分子结构的情况下，例如，通过将STL(立体光刻)方法与使分子排列的光取向方法结合，可以在形成层时使用的紫外照射的同时处理要形成的层的分子取向。具体地，将线性偏振光作为要照射的紫外光施加使得能够控制分子取向。作为进一步确定顺序的方法，倾斜地照射紫外光使得可以三维地确定分子方向。通过将光致变色分子用于该制造过程，这些分子反复经历转变并且可以获得期望的分子取向状态。
与分子取向相关的光致变色分子的示例包括偶氮苯。通过向该偶氮苯骨架连续施加偏振紫外光、偏振可见光、或热量，偶氮苯重复进行顺-反转换，并且可以获得所需的分子取向状态。
将详细描述偶氮苯的顺-反转换。
图24描绘了偶氮苯的顺-反转换的说明图。如图24(A)中所示，通过紫外光将反式偶氮苯(图24(A-1))在结构上改变为顺式偶氮苯(图24(A-2))。此外，通过可见光或加热，顺式偶氮苯(图24(A-2))在结构上改变为反式偶氮苯(图24(A-1))。
在图24(B)中，反式偶氮苯的分子主轴方向T1为图24(B)中的垂直方向。在这种情况下，如图24(C)中所示，紫外光(hν)的行进方向是图24(C)中的左侧方向。由于紫外光(hν)的振动方向是图24(B)中的垂直方向，因此偶氮苯吸收紫外光(hν)并在结构上变为顺式偶氮苯(图24(D))。
另一方面，在图24(E)中，反式偶氮苯的分子主轴方向T2为图24(E)中的水平方向。在这种情况下，如图24(F)中所示，紫外光(hν)的行进方向是左侧方向。由于紫外光(hν)的振动方向是图24(F)中的垂直方向，因此，偶氮苯不吸收紫外光(hν)，因此在结构上不变为顺式偶氮苯(图24(G))。
偶氮苯经历光异构化。光异构化是指分子通过光移动。此外，该移动可以扩展到更大范围的移动。例如，当用偏振光连续照射偶氮苯时，偶氮苯在重复光异构化的同时移动，落入其中偶氮苯不能吸收偏振光的取向，并停止移动。将参照图25和图26描述该行为。
图25描绘了在垂直入射光(随机光和线性偏振光)的情况下偶氮苯的分子主轴的方向性的说明图。
图25(A)和图25(B)描绘了垂直入射光是随机光(沿光振动方向)的情况。在图25(A)中，当随机光(沿光振动方向)垂直入射在偶氮苯上时(光的行进方向是图25(A)中的向下方向)，分子主轴方向平行于光振动方向的偶氮苯的分子吸收光并移动。此外，如图25(B)中所示，即使随机光(沿光振动方向)垂直入射在偶氮苯上(光的行进方向是图25(B)中的向下方向)，偶氮苯落入其中偶氮苯的分子不能吸收光的取向，即，偶氮苯的分子主轴方向固定为光行进方向(图25(B)中的垂直方向)，并且偶氮苯的分子停止移动。
图25(C)和图25(D)描绘了垂直入射光是线性偏振光(沿光振动方向)的情况。在图25(C)中，当线性偏振光(沿光振动方向)垂直入射在偶氮苯上时(光行进方向是图25(C)中的向下方向)，分子主轴方向平行于光振动方向的偶氮苯的分子吸收光并移动。此外，如图25(D)中所示，即使线性偏振光(沿光振动方向)垂直入射在偶氮苯上(光的行进方向是图25(D)中的向下方向)，偶氮苯落入其中偶氮苯的分子不能吸收光的取向，即，偶氮苯的分子主轴方向固定在平面yz中(垂直于光振动方向的平面)上，其中光振动方向是x轴方向，并且偶氮苯的分子停止移动。
图26描绘了在倾斜入射光(随机光和线性偏振光)的情况下偶氮苯的分子主轴的方向性的说明图。
图26(A)和图26(B)描绘了倾斜入射光是随机光(沿光振动方向)的情况。在图26(A)中，当随机光(沿光振动方向)倾斜入射在偶氮苯上时(光的行进方向是图26(A)中的左下方向)，分子主轴方向平行于光振动方向的偶氮苯的分子吸收光并移动。此外，如图26(B)中所示，即使随机光(沿光振动方向)倾斜入射在偶氮苯上(光的行进方向是图26(B)中的左下方向)，偶氮苯落入其中偶氮苯的分子不能吸收光的取向，即，偶氮苯的分子主轴方向固定为光行进方向(图26(B)中的左下方向)，并且偶氮苯的分子停止移动。
图26(C)和图26(D)描绘了倾斜入射光是线性偏振光(沿光振动方向)的情况。在图26(C)中，当线性偏振光(沿光振动方向)倾斜入射在偶氮苯上时(光行进方向是图26(C)中的左下方向)，分子主轴方向平行于光振动方向的偶氮苯的分子吸收光并移动。此外，如图26(D)中所示，即使线性偏振光(沿光振动方向)倾斜入射在偶氮苯上(光的行进方向是图26(D)中的左下方向)，偶氮苯落入其中偶氮苯的分子不能吸收光的取向，即，偶氮苯的分子主轴方向固定在垂直于光振动方向并包含x轴和光行进方向的平面x’中，并且偶氮苯的分子停止移动。
根据本发明第四实施方式中的三维结构可包含高分子和不饱和芳族羧酸。在这种情况下，不饱和芳族羧酸可被包含在高分子主链、高分子侧链、或者高分子主链和高分子侧链两者中。不饱和芳族羧酸可以是低分子或单体。在不饱和芳族羧酸为单体的情况下，可以通过使单体聚合来形成聚合物。
在不饱和芳族羧酸中，例如肉桂酸酯结构或查耳酮结构的不饱和芳族羧酸吸收偏振紫外光并形成二聚体。由于二聚体的方向与辐射偏振光的方向相对应，因此使用不饱和芳族羧酸可以在要制造的结构中引起各向异性。
根据本发明第四实施方式中的三维结构可包含至少一种高分子，并且高分子不限于特定类型，并且可以是均聚物或包括共聚的聚合物，即共聚物、三元共聚物、或类似物。在共聚物的情况下，高分子主链和高分子侧链可以具有不同的单体成分。此外，在根据本发明第四实施方式的三维结构中，可以包含诸如聚合引发剂或光敏剂之类的添加剂或对应于交联剂的单体，并且在制造根据本发明第四实施方式中的三维结构时可以使用所述添加剂或单体。
<6.第五实施方式(三维结构的实施例2)>
根据本发明第五实施方式中的三维结构(三维结构的实施例2)是通过根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法获得的并且包含具有各向异性的化学物质的结构。更具体地，根据本发明第五实施方式中的三维结构是通过以下制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质的三维结构，所述制造方法包括：形成取向膜(可包括或可以不包括对取向膜进行取向处理)；形成包含至少一种化学物质的层(用于形成三维结构的层)；和使所述至少一种化学物质的分子取向。注意，根据本发明第五实施方式中的三维结构可以由具有各向异性的化学物质构成。
此外，根据本发明第五实施方式中的三维结构(三维结构的实施例2)是通过根据本发明第二实施方式中的三维结构制造方法获得的并且包含具有各向异性的化学物质的结构。更具体地，根据本发明第五实施方式中的三维结构是通过以下制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质的三维结构，所述制造方法包括：依次形成取向膜(可包括或可以不包括对取向膜进行取向处理)；形成包含至少一种化学物质的层(用于形成三维结构的层)；和使所述至少一种化学物质的分子取向。
根据本发明第五实施方式的三维结构中所包括的并且具有各向异性的化学物质可以是有机化合物、无机化合物、或高分子化合物，并且可包含具有手性分子骨架的分子。
根据本发明第五实施方式中的三维结构可包含高分子，并且在三维结构中，高分子主链可以对准，高分子侧链可以对准，或者高分子主链和高分子侧链均可对准。
为了使高分子主链和/或高分子侧链对准，如上所述地形成上述取向膜(可包括或可以不包括对取向膜进行取向处理)和/或使分子取向就足够了。
为了形成层，例如，选择FDM(熔融沉积建模)方法作为增材制造，从而可以实现该结构。
根据本发明第五实施方式中的三维结构可包含高分子和分布在高分子中并具有液晶元骨架的分子，并且所述具有液晶元骨架的分子可以在三维结构中对准。具有液晶元骨架的分子可以是低分子或单体。在具有液晶元骨架的分子是单体的情况下，可以通过使单体聚合来形成聚合物。由于包含在根据本发明第五实施方式的三维结构中并具有液晶元骨架的分子与包含在根据本发明第四实施方式的三维结构中并具有液晶元骨架的分子类似，因此，在此省略对具有液晶元骨架的分子的描述。
根据本发明第五实施方式中的三维结构可包含高分子和分布在高分子中的无机化合物，并且无机化合物可以在三维结构中排列。由于包含在根据本发明第五实施方式的三维结构中的无机化合物与包含在根据本发明第四实施方式的三维结构中的无机化合物类似，因此，在此省略对无机化合物的描述。
使用天然纳米纤维、碳纳米线、玻璃纤维、纳米取向的晶体(诸如碳纤维、碳纳米管、富勒烯纳米纤维、和胶原蛋白)等作为上述液晶元或无机化合物的替代物，同样可以在三维结构中表达各向异性。与常规技术相比，在制造例如碳纤维复合材料的情况下，使用本发明使得即使具有精确和复杂的结构也可以实现高度耐用的材料。
根据本发明第五实施方式的三维结构中所包括的至少一种化学物质的排列分子的顺序参数可以是任意值，但优选等于或大于0.1，更优选地等于或大于0.3。由于根据本发明第五实施方式中的三维结构的顺序参数已经在根据本发明第四实施方式中的三维结构的“顺序参数”部分中进行了描述，因此，在此省略对顺序参数的描述。
根据本发明第五实施方式中的三维结构可包含具有液晶元(骨架)的大分子，并且所述液晶元可被包含在高分子主链、高分子侧链、或者高分子主链和高分子侧链两者中。由于包含在根据本发明第五实施方式的三维结构中并具有液晶元骨架的高分子与包含在根据本发明第四实施方式的三维结构中并具有液晶元骨架的高分子类似，因此，在此省略对具有液晶元骨架的高分子的描述。
根据本发明第五实施方式中的三维结构可包含高分子和光致变色分子，并且光致变色分子可被包含在高分子主链、高分子侧链、或者高分子主链和高分子侧链两者中。光致变色分子可以是低分子或单体。在光致变色分子是单体的情况下，可以通过使单体聚合来形成聚合物。由于包含在根据本发明第五实施方式的三维结构中的光致变色分子与包含在根据本发明第四实施方式的三维结构中的光致变色分子类似，因此，在此省略对光致变色分子的描述。
根据本发明第五实施方式中的三维结构可包含高分子和不饱和芳族羧酸，并且所述不饱和芳族羧酸可被包含在高分子主链、高分子侧链、或者高分子主链和高分子侧链两者中。不饱和芳族羧酸可以是低分子或单体。在不饱和芳族羧酸为单体的情况下，可以通过使单体聚合来形成聚合物。由于包含在根据本发明第五实施方式的三维结构中的不饱和芳族羧酸与包含在根据本发明第四实施方式的三维结构中的不饱和芳族羧酸类似，因此，在此省略对不饱和芳族羧酸的描述。
根据本发明第五实施方式中的三维结构可包含至少一种高分子，并且高分子不限于特定类型，并且可以是均聚物或包括共聚的聚合物，即共聚物、三元共聚物、或类似物。在例如共聚物的情况下，高分子主链和高分子侧链可以具有不同的单体成分。此外，在根据本发明第五实施方式的三维结构中，可以包含诸如聚合引发剂或光敏剂之类的添加剂或对应于交联剂的单体，并且在制造根据本发明第五实施方式中的三维结构时可以使用所述添加剂或单体。
<7.第六实施方式(三维结构的实施例3)>
根据本发明第六实施方式中的三维结构(三维结构的实施例3)是通过根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法获得的并且包含具有各向异性的化学物质的结构。更具体地，根据本发明第六实施方式中的三维结构是通过以下制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质的三维结构，所述制造方法包括：形成取向膜(可包括或可以不包括对取向膜进行取向处理)；和形成包含至少一种化学物质的层(用于形成三维结构的层)。注意，根据本发明第六实施方式中的三维结构可以由具有各向异性的化学物质构成。
此外，根据本发明第六实施方式中的三维结构(三维结构的实施例3)是通过根据本发明第三实施方式中的三维结构制造方法获得的并且包含具有各向异性的化学物质的结构。更具体地，根据本发明第六实施方式中的三维结构可以是通过以下制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质的三维结构，所述制造方法包括：依次形成取向膜(可包括或可以不包括对取向膜进行取向处理)；和形成包含至少一种化学物质的层(用于形成三维结构的层)。
根据本发明第六实施方式的三维结构中所包括的并且具有各向异性的化学物质可以是有机化合物、无机化合物、或高分子化合物，并且可包含具有手性分子骨架的分子。
根据本发明第六实施方式中的三维结构可包含高分子，并且在三维结构中，高分子主链可以对准，高分子侧链可以对准，或者高分子主链和高分子侧链均可对准。
使用上述用于形成取向膜的工序(可包括或可以不包括对取向膜进行取向处理)足以使高分子主链和/或高分子侧链对准。为了形成层，例如，选择FDM(熔融沉积建模)方法作为增材制造，从而可以实现该结构。
根据本发明第六实施方式中的三维结构可包含高分子和分布在高分子中并具有液晶元骨架的分子，并且所述具有液晶元骨架的分子可以在三维结构中对准。具有液晶元骨架的分子可以是低分子或单体。在具有液晶元骨架的分子是单体的情况下，可以通过使单体聚合来形成聚合物。由于包含在根据本发明第六实施方式的三维结构中并具有液晶元骨架的分子与包含在根据本发明第四实施方式的三维结构中并具有液晶元骨架的分子类似，因此，在此省略对具有液晶元骨架的分子的描述。
根据本发明第六实施方式中的三维结构可包含高分子和分布在高分子中的无机化合物，并且无机化合物可以在三维结构中排列。由于包含在根据本发明第六实施方式的三维结构中的无机化合物与包含在根据本发明第四实施方式的三维结构中的无机化合物类似，因此，在此省略对无机化合物的描述。
使用天然纳米纤维、碳纳米线、玻璃纤维、纳米取向的晶体(诸如碳纤维、碳纳米管、富勒烯纳米纤维、和胶原蛋白)等作为上述液晶元或无机化合物的替代物，同样可以在三维结构中表达各向异性。与常规技术相比，在制造例如碳纤维复合材料的情况下，使用本发明使得即使具有精确和复杂的结构也可以实现高度耐用的材料。
根据本发明第六实施方式的三维结构中所包括的至少一种化学物质的排列分子的顺序参数可以是任意值，但优选等于或大于0.1，更优选地等于或大于0.3。由于根据本发明第六实施方式中的三维结构的顺序参数已经在根据本发明第四实施方式中的三维结构的“顺序参数”部分中进行了描述，因此，在此省略对顺序参数的描述。
根据本发明第六实施方式中的三维结构可包含具有液晶元(骨架)的大分子，并且所述液晶元可被包含在高分子主链、高分子侧链、或者高分子主链和高分子侧链两者中。由于包含在根据本发明第六实施方式的三维结构中并具有液晶元骨架的高分子与包含在根据本发明第四实施方式的三维结构中并具有液晶元骨架的高分子类似，因此，在此省略对具有液晶元骨架的高分子的描述。
根据本发明第六实施方式中的三维结构可包含高分子和光致变色分子，并且光致变色分子可被包含在高分子主链、高分子侧链、或者高分子主链和高分子侧链两者中。光致变色分子可以是低分子或单体。在光致变色分子是单体的情况下，可以通过使单体聚合来形成聚合物。由于包含在根据本发明第六实施方式的三维结构中的光致变色分子与包含在根据本发明第四实施方式的三维结构中的光致变色分子类似，因此，在此省略对光致变色分子的描述。
根据本发明第六实施方式中的三维结构可包含高分子和不饱和芳族羧酸，并且所述不饱和芳族羧酸可被包含在高分子主链、高分子侧链、或者高分子主链和高分子侧链两者中。不饱和芳族羧酸可以是低分子或单体。在不饱和芳族羧酸为单体的情况下，可以通过使单体聚合来形成聚合物。由于包含在根据本发明第六实施方式的三维结构中的不饱和芳族羧酸与包含在根据本发明第四实施方式的三维结构中的不饱和芳族羧酸类似，因此，在此省略对不饱和芳族羧酸的描述。
根据本发明第六实施方式中的三维结构可包含至少一种高分子，并且高分子不限于特定类型，并且可以是均聚物或包括共聚的聚合物，即共聚物、三元共聚物、或类似物。在例如共聚物的情况下，高分子主链和高分子侧链可以具有不同的单体成分。此外，在根据本发明第六实施方式的三维结构中，可以包含诸如聚合引发剂或光敏剂之类的添加剂或对应于交联剂的单体，并且在制造根据本发明第六实施方式中的三维结构时可以使用所述添加剂或单体。
<8.第七实施方式(用于制造三维结构的制造设备的实施例)>
在用于制造根据本发明第七实施方式中的三维结构的制造设备(用于制造三维结构的制造设备的实施例)是包括形成包含至少一种化学物质的层的至少一个层形成部的制造设备。
形成包含至少一种化学物质的层的层形成部例如可包括：施加部，所述施加部将包含至少一种化学物质的材料(混合组合物等)施加到基材或类似物上；和处理部，所述处理部处理该层，以便在该层上构建下一层或取向膜。此外，处理该层以便在该层上构建下一层和/或取向膜的处理部可包括聚合处理部，所述聚合处理部通过紫外光、加热或类似方式使至少一种化学物质聚合(固化)。
根据本发明第七实施方式中的用于制造三维结构的制造设备可进一步包括形成取向膜的取向膜形成部。此外，根据本发明第七实施方式中的用于制造三维结构的制造设备可进一步包括使至少一种化学物质的分子取向的分子取向部。
此外，根据本发明第七实施方式中的用于制造三维结构的制造设备可进一步包括：形成取向膜的取向膜形成部；和使至少一种化学物质的分子取向的分子取向部。
在根据本发明第七实施方式中的用于制造三维结构的制造设备中包括的层形成部中使用的化学物质可以是有机化合物、无机化合物、或高分子化合物，并且可包含具有手性分子骨架的分子。
在根据本发明第七实施方式中的用于制造三维结构的制造设备中包括的分子取向部中使用的化学物质可以是有机化合物、无机化合物、或高分子化合物，并且可包含具有手性分子骨架的分子。
实施例
将在参照实施例的同时具体地描述本发明的优点。注意，本发明的范围不受这些实施例的限制。
<第一实施例>
[三维结构制造方法包括：形成取向膜；和形成层]
将参照图6和图7描述第一实施例。图6(A)和图6(B)是用于说明分子可以在不对取向膜进行取向处理的情况下取向的图。图7描绘了三维结构制造方法的说明图，所述制造方法包括：形成取向膜；和形成层。
有一种取向膜，其能够在不对取向膜进行取向处理的情况下使分子取向。取向膜的示例包括用于使分子垂直取向的聚酰亚胺和聚硅氧烷的取向膜。使用这种取向膜的取向方法如下。侧链(诸如烷基链或胆固醇骨架的侧链)连接至聚酰亚胺或聚硅氧烷的主链，侧链从取向膜的表面伸出(如插花的花插座那样)，因此与侧链接触的材料(分子)按照侧链的方式排列。作为可以省略取向处理的另一种取向膜，存在诸如SiO2斜向蒸发之类的方法中使用的取向膜。
如图6(A)中所示，在第一实施例中使用的取向膜41-1是可以在不进行取向处理的情况下使分子取向的取向膜。例如，烷基链、胆固醇骨架的侧链或类似的高分子侧链511连接至例如聚酰亚胺或聚硅氧烷的高分子主链411。高分子侧链511从取向膜41-1的表面和高分子主链411如插花的花插座那样(沿图6(A)的垂直方向)伸出。
如图6(B)中所示，通过第一实施例中的取向膜的取向方法，高分子侧链512如插花的花插座那样从取向膜41-2的表面和高分子主链412(沿图6(B)的垂直方向)伸出，并且与高分子侧链512接触的分子612按照高分子侧链512的方式(沿图6(B)的垂直方向)排列。注意，图6(B)描绘了单体状态的视图，其中形成于取向膜41-2上的层51-2中所包含的分子612处于形成层51-2的中间。
将参照图7描述第一实施例中的三维结构制造方法。根据第一实施例中的三维结构制造方法，在图7(A)至图7(C)和图7(G)中形成取向膜(取向膜形成工序)，在图7(D)至图7(F)中形成层(形成层的工序)。
将取向膜31(3)沿着图7(A)中的箭头P71方向施加到基材1上，并对取向膜31(3)进行预烘烤和烧制(例如，在聚酰亚胺材料的情况下进行酰亚胺化)，以产生图7(B)中的取向膜32(3)。在图7(C)中，不对取向膜32(3)进行取向处理。
在图7(D)中，在取向膜32(3)上沿箭头P72方向形成层21(2)。在图7(D)和图7(E)中，用紫外光将层中包含的分子固化以形成聚合物。注意，在图7(D)和图7(E)中，不对该层进行分子取向处理。在图7(F)中，根据需要通过加热或类似方式使该层中包含的分子重新取向(层23(2))。
在图7(G)(与图7(A)相同)，将取向膜31(3)再次沿箭头P73方向施加到层21(2)(23(2))上，并且通过将图7(G)(图7(A))和图7(B)至图7(F)重复预定次数来制造期望的三维结构。
<第二实施例>
[三维结构制造方法包括：形成取向膜；对取向膜进行取向处理；和形成层]
将参照图8和图9描述第二实施例。图8(A)至图8(C)是用于说明对取向膜进行取向处理并且可以使包含在所述层中的分子取向的图。图9描绘了三维结构制造方法的说明图，所述制造方法包括：形成取向膜；对取向膜进行取向处理；和形成层。
第二实施例中的三维结构制造方法是通过对取向膜进行取向处理来使与取向膜接触的分子取向的方法。对取向膜进行的取向处理的示例包括摩擦法、光取向法、离子束法和类似方法。通过这些取向方法中的任一种，赋予取向膜的高分子主链或高分子侧链各向异性，并在进行取向处理后形成层，由此可以使形成的层中所包含的分子在取向处理所指定的方位上排列。
在图8(A)中，使用摩擦法来对取向膜进行取向处理。将由高分子主链421(例如，聚酰亚胺的高分子主链)和高分子侧链521构成的取向膜42-1用围绕辊62-1包裹的布沿箭头Q8方向摩擦。
在图8(B)中，在由高分子主链422和高分子侧链522构成的取向膜42-2中，高分子侧链522通过摩擦法以大致恒定的方位(图8(B)中的横向方向)均匀地布置。
如图8(C)中所示，在由高分子主链423和高分子侧链523构成的取向膜42-3上形成的层52-3中包含的分子623可以在由高分子侧链523所指定的方位上(图8(C)中的横向方向)排列。
将参照图9描述第二实施例中的三维结构制造方法。根据第二实施例中的三维结构制造方法，在图9(A)至图9(C)和图9(G)中，形成取向膜以对取向膜进行取向处理(分子取向处理)(取向膜形成工序)，在图9(D)至图9(F)中，形成层(形成层的工序)。
将取向膜31(3)沿着图9(A)中的箭头P91方向施加到基材1上，并对取向膜31(3)进行预烘烤和烧制(例如，在聚酰亚胺材料的情况下进行酰亚胺化)，以产生图9(B)中所示的取向膜32(3)。
在图9(C)中，使用摩擦法，使得辊62-C沿箭头Q9方向旋转，用围绕辊62-C包裹的布沿箭头P92方向摩擦取向膜32(3)，形成已经进行了分子取向处理的取向膜33(3)。
在图9(D)中，在取向膜33(3)上沿箭头P93方向形成层21(2)。在图9(D)和图9(E)中，用紫外光将层中包含的分子固化以形成聚合物。注意，在图9(D)和图9(E)中，不对该层进行分子取向处理。在图9(F)中，根据需要通过加热或类似方式使该层中包含的分子重新取向(层23(2))。
在图9(G)(与图9(A)相同)，将取向膜31(3)再次沿箭头P94方向施加到层21(2)(23(2))上，并且通过将图9(G)(图9(A))和图9(B)至图9(F)重复预定次数来制造期望的三维结构。
<第三实施例>
[三维结构制造方法包括：形成取向膜；形成层；和使分子取向]
将参照图10至图12描述第三实施例。图10是描绘伴随光照或加热的偶氮苯的结构改变的图。图11(A)至11(C)是用于说明在不对取向膜进行取向处理的情况下使包含在层中的分子取向，并且可以通过分子的取向进一步使分子取向的图。图12描绘了三维结构制造方法的说明图，所述制造方法包括：形成取向膜；形成层；和使分子取向。
用于控制层中的分子取向状态的分子结构的示例包括图10中所示的光致变色材料的结构，诸如偶氮苯或二苯乙烯。光致变色材料可以作为用于形成层的高分子主链或高分子侧链被键合，或者可以作为除用作主要成分的单体和聚合物以外的单体或单分子分布。
在第三实施例中，使用图10中所示的偶氮苯。如图10中所示，通过紫外光将反式偶氮苯(图10(A))在结构上改变为顺式偶氮苯(图10(B))。此外，通过可见光或加热将顺式偶氮苯(图10(B))在结构上改变为反式偶氮苯(图10(A))。
尽管第三实施例与上述第一实施例的相同之处在于：取向膜可以使分子取向而无需对取向膜进行取向处理，但第三实施例与第一实施例的不同之处在于：对随后形成的层进行分子取向处理，使得可以进一步控制该层中包含的分子的分子取向状态。
如图11(A)中所示，在第三实施例中使用的取向膜43-1是可以在不进行取向处理的情况下使分子取向的取向膜。例如，作为烷基链、胆固醇骨架的侧链等的高分子侧链531连接至例如聚酰亚胺或聚硅氧烷的高分子主链431。高分子侧链531从取向膜43-1的表面和高分子主链431如插花的花插座那样(沿图11(A)的垂直方向)伸出。
如图11(B)中所示，通过第三实施例中的取向膜的取向方法，高分子侧链532从取向膜43-2的表面和高分子主链432如插花的花插座那样(沿图11(B)的垂直方向)伸出，并且与高分子侧链532接触的分子632和反式偶氮苯732按照高分子侧链532的方式(沿图11(B)的垂直方向)排列。注意，图11(B)描绘了单体状态的视图，其中形成于取向膜43-2上的层53-2中所包含的分子632处于形成层53-2的中间。
接下来，如图11(C)中所示，作为分子取向处理，将紫外线辐射(hν)R11发射到形成在由高分子主链433和高分子侧链533构成的取向膜43-3上的层52-3，并且偶氮苯在结构上改变为顺式偶氮苯733，从而可以自由地控制分子633的分子取向状态。在图11(C)中，在取向膜附近，分子633根据取向膜附近的高分子侧链532和顺式偶氮苯733而沿垂直方位取向，而当分子633远离取向膜时，分子633转变为逐渐沿着从左下到右上的方位(倾斜方位)取向的状态。注意，图11(C)是描绘反式偶氮苯与顺式偶氮苯之间的结构改变的反应正在进行的视图。
将参照图12描述第三实施例中的三维结构制造方法。根据第三实施例中的三维结构制造方法，在图12(A)至图12(C)和图12(J)中，形成取向膜(取向膜形成工序)，在图12(D)至图12(F)中，形成层(形成层的工序)，并且在图12(G)至图12(I)中，使该层中包含的分子取向(使分子取向的工序)。
将取向膜31(3)沿着图12(A)中的箭头P121方向施加到基材1上，并对取向膜31(3)进行预烘烤和烧制(例如，在聚酰亚胺材料的情况下进行酰亚胺化)，以产生图12(B)中的取向膜32(3)。在图12(C)中，不对取向膜32(3)进行取向处理。
在图12(D)和图12(E)中，在取向膜32(3)上沿箭头P122方向形成层21(2)。在图12(F)中，根据需要通过加热或类似方式使该层中包含的分子重新取向(层23(2))。
接下来，在图12(G)和图12(H)中，沿箭头P123方向对层21(2)(或层23(2))进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的层24(2)。此外，在图12(I)中，根据需要通过加热或类似方式使该层中包含的分子重新取向(层25(2))。
在图12(J)(与图12(A)相同)，将取向膜31(3)再次沿箭头P124方向施加到层24(2)(25(2))上，并且通过将图12(J)(图12(A))和图12(B)至图12(I)重复预定次数来制造期望的三维结构。
<第四实施例>
[三维结构制造方法包括：形成层；和使分子取向]
将参照图10、图13和图14描述第四实施例。上面已经描述了图10。图13(A)和图13(B)是用于说明包含在层中的分子可以通过分子的取向来取向的图。图14描绘了三维结构制造方法的说明图，所述制造方法包括形成层和使分子取向。
第四实施例中的三维结构制造方法不使用取向膜。利用该制造方法，在不存在取向膜的状态下直接在基材上形成层，该层中所含的分子从无规取向状态变为通过分子取向处理而取向的状态。
在图13(A)中，分子641和顺式偶氮苯741以随机取向状态包含在层54-1中。
接下来，如图13(B)中所示，作为分子取向处理，将可见光(hν’)R13发射到层54-2，并且偶氮苯在结构上改变为反式偶氮苯742，从而可以自由地控制分子642的分子取向状态。在图13(B)中，分子642处于从左下到右上的方位取向的状态。
将参照图14描述第四实施例中的三维结构制造方法。根据第四实施例中的三维结构制造方法，在图14(A)、图14(C)和图14(E)中，形成层(形成层的工序)，并且在图14(B)、图14(D)和图14(F)中，使该层中包含的分子取向(使分子取向的工序)。
沿着图14(A)中的箭头P141方向，在基材1上形成第一层21(2)，并且沿着图14(B)中的箭头P142方向，对第一层21(2)进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的层22(2)。接下来，沿着图14(C)中的箭头P143方向，在第一层22(2)上形成第二层21(2)，并且沿着图14(D)中的箭头P144方向，对第二层21(2)进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的两个层22(2)。此外，沿着图14(E)中的箭头P145方向，在层22(2)上形成第三层21(2)，并且沿着图14(F)中的箭头P146方向，对第三层21(2)进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的三个层22(2)。
通过将图14(A)至图14(F)重复预定次数来制造期望的三维结构。
<第五实施例>
[三维结构制造方法包括：形成取向膜；对取向膜进行取向处理；形成层；和使分子取向]
将参照图15至图17描述第五实施例。图15描绘了具有可交联官能团的化合物(聚乙烯肉桂酸酯)通过紫外光的交联反应的图。图16描绘了用于说明通过对取向膜进行取向处理来使分子取向，并且可以通过对包含在层中的分子的取向进一步使分子取向的图。图17描绘了三维结构制造方法的说明图，所述制造方法包括：形成取向膜；对取向膜进行取向处理；形成层；和使分子取向。
在第五实施例中，使用图15(A)中描绘的聚乙烯肉桂酸酯。聚乙烯肉桂酸酯是具有可交联官能团的化合物的示例。如图15(A)中所示，肉桂酸酯化合物通过UV光进行交联，并且变成如图15(B)中所示的具有四元环骨架的化合物。分子可以通过图15(B)中所示的化合物的四元环周围的骨架排列。此外，此时辐射的UV光(紫外光)是合适的，因为作为线性偏振光的UV光能够以良好的顺序排列分子。
第五实施例是第二实施例中的对取向膜进行取向处理和第三实施例中的在层上进行分子取向处理相结合的示例。根据第五实施例，将对取向膜进行取向处理与层上的分子取向处理相结合使得可以在进一步确保分子取向自由度的同时，以良好的顺序排列分子。尽管已经在第三实施例中的在层上进行分子取向处理中描述了使用光致变色材料(例如，偶氮苯或类似物)的光异构化的方法，但是将作为另一示例描述通过聚乙烯肉桂酸酯形成四元环来使分子重新取向的过程。
在图16(A)中，使用摩擦法来对取向膜进行取向处理。将由高分子主链451(例如，聚酰亚胺的高分子主链)和高分子侧链551构成的取向膜45-1用围绕辊62-1包裹的布沿箭头Q16方向摩擦。
在图16(B)中，在由高分子主链452和高分子侧链552构成的取向膜45-2中，高分子侧链552通过摩擦法以大致恒定的方位(图16(B)中的横向方向)有规律地布置。
如图16(C)中所示，在由高分子主链453和高分子侧链553构成的取向膜45-3上形成的层55-3中包含的分子653可以在由高分子侧链553所指定的方位上(图16(C)中的横向方向)排列。
接下来，如图16(D)中所示，作为分子取向处理，将紫外线辐射(hν)R16发射到形成在由高分子主链454和高分子侧链554构成的取向膜45-4上的层55-4，并且由肉桂酸酯854-1和854-2经由交联键(交联点)854B构成的交联肉桂酸酯854有效地使分子取向，从而可以伴随交联肉桂酸酯854而自由地控制分子654的分子取向状态。在图16(D)中，分子654伴随交联肉桂酸酯854而处于从左下到右上的方位取向的状态。
将参照图17描述第五实施例中的三维结构制造方法。根据第五实施例中的三维结构制造方法，在图17(A)至图17(C)和图17(J)中，形成取向膜(取向膜形成工序)，在图17(D)至图17(F)中，形成层(形成层的工序)，并且在图17(G)至图17(I)中，使该层中包含的分子取向(使分子取向的工序)。
将取向膜31(3)沿着图17(A)中的箭头P171方向施加到基材1上，并对取向膜31(3)进行预烘烤和烧制(例如，在聚酰亚胺材料的情况下进行酰亚胺化)，以产生图17(B)中的取向膜32(3)。
在图17(C)中，使用摩擦法，使得辊65-C沿箭头Q17方向旋转，用围绕辊65-C包裹的布沿箭头P172方向摩擦取向膜32(3)，形成已经进行了分子取向处理的取向膜33(3)。
在图17(D)和图17(E)中，在取向膜33(3)上沿箭头P173方向形成层21(2)。在图17(F)中，根据需要通过加热或类似方式使该层中包含的分子重新取向(层23(2))。
接下来，在图17(G)和图17(H)中，沿箭头P174方向对层21(2)(或层23(2))进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的层24(2)。此外，在图17(I)中，根据需要通过加热或类似方式使该层中包含的分子重新取向(层25(2))。
在图17(J)(与图17(A)相同)，将取向膜31(3)再次沿箭头P175方向施加到层24(2)(层25(2))上，并且通过将图17(J)(图17(A))和图17(B)至图17(I)重复预定次数来制造期望的三维结构。
<第六实施例>
[三维结构制造方法包括：形成层；和使分子取向]
将参照图18和图19描述第六实施例。图18(A)和图18(B)是用于说明包含在层中的分子可以通过分子的取向来取向的图。图19描绘了三维结构制造方法的说明图，所述制造方法包括：形成层；和使分子取向。
将参照图18(A)和图18(B)给出描述。在第六实施例中，通过在基材上构建包含丙烯酸类材料的层56(56-1、56-2)来形成三维聚合化合物(图18(A)和图18(B)中未示出)。
在图18(A)中，层56-1包含处于随机取向状态的分子661和聚乙烯肉桂酸酯861。用于构建层56(56-1、56-2)的材料是包含不饱和脂肪酸羟烷基酯改性的ε-己内酯(CH2＝CHCOO(CH2)2O[CO(CH2)5O]nH)(未示出)作为基材并由液晶单体661、聚乙烯肉桂酸酯861和聚合引发剂(未示出)构成的混合物。将这些材料以预定比例混合，并且通过STL(立体光刻)方案产生堆积结构(三维结构)。
接下来，如图18(B)中所示，作为分子取向处理，将紫外线辐射(hν)R18发射到层56-2，并且由液晶单体662-1、662-2等构成的聚合化合物662的光学各向异性表达为伴随交联肉桂酸酯862的分子取向。在图18(B)中，液晶单体组分662-1、662-2等处于从左下到右上的方位取向的状态。
在第六实施例中使用的STL方案的3D打印机中，将偏振片附接至用光照射材料的激光器上，并且照射材料的光是线偏振光。如上所述，通过用线偏振光照射材料，交联肉桂酸酯862有效地进行分子取向，并且液晶单体组分662-1和662-2相应地取向。同时，由液晶单体662-1、662-2等构成的聚合化合物662由聚合引发剂产生的自由基形成。所获得的聚合化合物662具有光学各向异性，因此可以改变入射光的偏振状态。注意，聚合化合物662由经由键662B等构成的液晶单体662-1和662-2构成。
将参照图19描述第六实施例中的三维结构制造方法。根据第六实施例中的三维结构制造方法，在图19(A)和图14(C)中，形成层(形成层的工序)，并且在图19(B)和图19(D)中，使该层中包含的分子取向(使分子取向的工序)。
沿着图19(A)中的箭头P191方向，在基材1上形成第一层21(2)，并且沿着图19(B)中的箭头P192方向，对第一层21(2)进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的层22(2)。接下来，沿着图19(C)中的箭头P193方向，在第一层22(2)上形成第二层21(2)，并且沿着图19(D)中的箭头P194方向，对第二层21(2)进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的两个层22(2)。
通过将图19(A)至图19(D)重复预定次数来制造期望的三维结构。
<第七实施例>
[三维结构制造方法包括：形成取向膜；对取向膜进行取向处理；形成层；和使分子取向]
将参照图20和图21描述第七实施例。图20(A)至图20(E)是用于说明通过对取向膜进行取向处理来使包含在层中的分子取向，并且可以通过分子的取向进一步使分子取向的图。图21描绘了三维结构制造方法的说明图，所述制造方法包括：形成取向膜；对取向膜进行取向处理；形成层；和使分子取向。
将参照图20(A)至图20(E)给出描述。
在图20(A)中，将垂直取向膜47-1施加到基材(图20(A)至图20(E)中未示出)上，通过预烘烤除去溶剂，然后将取向膜47-1在200℃的烘箱中烧制一小时。这是为了提高可溶性聚酰亚胺(由聚酰亚胺主链471和聚酰亚胺侧链571构成)的酰亚胺化率。提高酰亚胺化率可有助于改善取向处理步骤中的耐磨性。
在形成垂直取向膜47-1之后，通过如图20(B)中所示的摩擦法对取向膜47-2进行取向处理，以设定方位。尽管未在图20(B)中准确地描绘，但设定方位意味着聚酰亚胺侧链572例如从垂直方向(图20(B)中的向上方向)沿图20(B)中的横向方向倾斜。摩擦法是例如用围绕辊67-2包裹的布沿箭头Q20方向摩擦由聚酰亚胺主链472和聚酰亚胺侧链572构成的取向膜47-2的方法。
在图20(C)中，包含丙烯酸材料的层57-3构建在已经进行了取向处理并由聚酰亚胺主链473和聚酰亚胺侧链573构成的取向膜47-3上。用于构建层57-3的材料是包含不饱和脂肪酸羟烷基酯改性的ε-己内酯(CH2＝CHCOO(CH2)2O[CO(CH2)5O]nH)(未示出)作为基材并由液晶单体分子673、作为光致变色材料的偶氮苯(反式偶氮苯)773、和聚合引发剂(未示出)构成的混合物。将这些材料以预定比例混合，并且通过STL(立体光刻)方案产生堆积结构(三维结构)。
接下来，如图20(D)中所示，作为分子取向处理，将紫外线辐射(hν)R20发射到层57-4，并且偶氮苯在结构上改变为顺式偶氮苯774，从而可以根据结构改变而自由地控制分子674的分子取向状态。在图20(D)中，分子674根据取向膜附近的高分子侧链574和顺式偶氮苯774而沿垂直方位取向，而当分子674远离取向膜时，分子674转变为逐渐沿着从左下到右上的方位(倾斜方位)取向的状态。注意，图20(D)是描绘反式偶氮苯与顺式偶氮苯之间的结构改变的反应正在进行的视图。
在第七实施例中使用的STL方案的3D打印机中，将偏振片附接至用光照射层的激光器上，并且照射材料的光是线偏振光。如上所述，通过用线偏振光照射材料，诸如偶氮苯之类的光致变色材料有效地进行分子取向，液晶单体相应地取向。
如图20(E)中所示，将紫外线(hv)S20发射到由聚酰亚胺主链475和聚酰亚胺侧链575构成的取向膜47-5上形成的层57-5，并且由液晶单体组分675-1、675-2等构成的聚合化合物675由引发剂(未示出)生成的自由基形成。所获得的聚合化合物675具有光学各向异性，并且因此可以改变入射光的偏振状态。注意，聚合化合物675由经由键675B等构成的液晶单体662-1和662-2构成。
将参照图21描述第七实施例中的三维结构制造方法。根据第七实施例中的三维结构制造方法，在图21(A)、图21(C)和图21(J)中，形成取向膜(取向膜形成工序)，在图21(D)至图21(F)中，形成层(形成层的工序)，并且在图21(G)至图21(I)中，使该层中包含的分子取向(使分子取向的工序)。
将取向膜31(3)沿着图21(A)中的箭头P211方向施加到基材1上，并对取向膜31(3)进行预烘烤和烧制(例如，在聚酰亚胺材料的情况下进行酰亚胺化)，以产生图21(B)中的取向膜32(3)。
在图21(C)中，使用摩擦法，以便用围绕辊67-C包裹的布沿箭头P212方向摩擦取向膜32(3)，形成已经进行了分子取向处理的取向膜33(3)。
在图21(D)和图21(E)中，在取向膜33(3)上沿箭头P213方向形成层21(2)。在图21(F)中，根据需要通过加热或类似方式使该层中包含的分子重新取向(层23(2))。
接下来，在图21(G)和图21(H)中，沿箭头P214方向对层21(2)(或层23(2))进行光取向处理，以产生处于受控分子取向状态的层24(2)。此外，在图21(I)中，根据需要通过加热或类似方式使该层中包含的分子重新取向(层25(2))。
在图21(J)(与图21(A)相同)，将取向膜31(3)再次沿箭头P215方向施加到层24(2)(层25(2))上，并且通过将图21(J)(图21(A))和图21(B)至图21(I)重复预定次数来制造期望的三维结构。
<第八实施例>
[三维结构制造方法包括：形成取向膜；对取向膜进行取向处理；和形成层]
将参照图22和图23描述第八实施例。图22(A)至图22(D)是用于说明对取向膜进行取向处理并且可以使包含在层中的分子取向的图。图23描绘了三维结构制造方法的说明图，所述制造方法包括：形成取向膜；对取向膜进行取向处理；和形成层。
将参照图22(A)至图22(D)给出描述。
将取向膜施加到基材上，通过预烘烤除去溶剂，然后将取向膜在200℃的烘箱中烧制一小时。提高酰亚胺化率可有助于改善取向处理步骤中的耐磨性。
在形成垂直取向膜之后，通过如图22(A)中所示的摩擦法对由聚酰亚胺主链481和聚酰亚胺侧链581构成的取向膜48-1进行取向处理。摩擦法是例如用围绕辊68-1包裹的布沿箭头Q22方向摩擦由聚酰亚胺主链481和聚酰亚胺侧链581构成的取向膜48-1的方法。
如图22(B)中所示，基于摩擦法的取向处理使得聚酰亚胺侧链582能够沿水平方向均匀地布置在由聚酰亚胺主链482和聚酰亚胺侧链582构成的取向膜48-2上。
在图22(C)中，包含丙烯酸材料的层58-3构建在已经进行了取向处理并由聚酰亚胺主链483和聚酰亚胺侧链583构成的取向膜48-3上。用于构建层58-3的材料是包含不饱和脂肪酸羟烷基酯改性的ε-己内酯(CH2＝CHCOO(CH2)2O[CO(CH2)5O]nH)(未示出)作为基材并由含手性分子的液晶单体组合物683-1至683-4、和聚合引发剂(未示出)构成的混合物。将这些材料以预定比例混合，并且通过STL(立体光刻)方案产生堆积结构(三维结构)。
如上所述，将手性分子混合到混合材料中，从而使液晶单体组合物683-1至683-4自发地螺旋取向。此时，在聚合之前施加热量以降低化合物的粘度以促进分子取向。对于加热，从平台(或容器)施加热量以将温度设定为50℃。如果温度过度升高(例如，等于或高于100℃)，则丙烯酸单体可能开始反应。将温度设定为室温+20℃至30℃，以稍微降低粘度。然而，将温度设定为低于液晶相变温度。这是因为如果温度高于液晶相变温度，则液晶材料变为液体，这使得分子无法排列。
接下来，如图22(D)中所示，用如箭头S22所示的紫外光(hν)照射层58-4，以引起丙烯酰基的反应。由引发剂通过紫外光产生的自由基形成由液晶单体684-1至684-4构成的聚合化合物684。进一步施加热量(例如，通过进行退火)以加速分子取向。所获得的聚合化合物684表现出选择性反射的光物理特性，并且具有将与螺旋结构相对应的波长的光反射为圆偏振光的特性。这能够增强所获得的可聚合化合物684的设计。
将参照图23描述第八实施例中的三维结构制造方法。根据第八实施例中的三维结构制造方法，在图23(A)至图23(C)和图23(G)中，形成取向膜以对该取向膜进行取向处理(分子取向处理)(取向膜形成工序)，并且在图23(D)至图23(F)中形成层(形成层的工序)。
将取向膜31(3)沿着图23(A)中的箭头P231方向施加到基材1上，并对取向膜31(3)进行预烘烤和烧制(例如，在聚酰亚胺材料的情况下进行酰亚胺化)，以产生图23(B)中的取向膜32(3)。
在图23(C)中，使用摩擦法，使得辊68-C沿箭头Q23方向旋转，以便用围绕辊68-C包裹的布沿箭头P232方向摩擦取向膜32(3)，形成已经进行了分子取向处理的取向膜33(3)。
在图23(D)中，在取向膜33(3)上沿箭头P233方向形成层21(2)。在图23(E)中，用紫外光沿箭头S23方向照射该层，以使该层中包含的分子(单体)固化，从而形成聚合物(聚合化合物)(层26(2))。在图23(F)中，根据需要通过退火使该层中包含的分子重新取向(层27(2))。
在图23(G)(与图23(A)相同)，将取向膜31(3)再次沿箭头P234方向施加到层26(2)(层27(2))上，并且通过将图23(G)(图23(A))和图23(B)至图23(F)重复预定次数来制造期望的三维结构。
本发明不限于上述实施方式和实施例，并且可以在不背离本发明的精神的范围内进行各种改变。
此外，本发明可以配置如下。
[1]一种三维结构制造方法，包括：
形成包含至少一种化学物质的层；和
使所述至少一种化学物质的分子取向，其中
将形成所述层和使所述分子取向重复多次。
[2]根据[1]所述的三维结构制造方法，其中
多次重复形成所述层后，使所述分子取向。
[3]根据[1]或[2]所述的三维结构制造方法，其中
所述至少一种化学物质包含具有手性分子骨架的分子。
[4]一种三维结构制造方法，包括：
形成取向膜；
形成包含至少一种化学物质的层；和
使所述至少一种化学物质的分子取向。
[5]根据[4]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[6]根据[4]所述的三维结构制造方法，其中
多次重复形成所述层后，使所述分子取向。
[7]根据[6]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[8]根据[4]所述的三维结构制造方法，其中
将形成所述取向膜、形成所述层、和使所述分子取向重复多次。
[9]根据[8]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[10]根据[8]所述的三维结构制造方法，其中
多次重复形成所述层后，使所述分子取向。
[11]根据[10]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[12]根据[4]所述的三维结构制造方法，其中
将形成所述层、和使所述分子取向重复多次。
[13]根据[12]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[14]根据[12]所述的三维结构制造方法，其中
多次重复形成所述层后，使所述分子取向。
[15]根据[14]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[16]根据[4]所述的三维结构制造方法，其中
将形成所述层和使所述分子取向重复多次后，形成所述取向膜。
[17]根据[16]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[18]根据[16]所述的三维结构制造方法，其中
多次重复形成所述层后，使所述分子取向。
[19]根据[18]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[20]根据[4]至[19]中任一项所述的三维结构制造方法，其中
所述至少一种化学物质包含具有手性分子骨架的分子。
[21]一种三维结构制造方法，包括：
形成取向膜；和
形成包含至少一种化学物质的层。
[22]根据[21]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[23]根据[21]所述的三维结构制造方法，其中
形成所述取向膜后，将形成所述层重复多次。
[24]根据[23]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[25]根据[21]所述的三维结构制造方法，其中
将形成所述取向膜和形成所述层重复多次。
[26]根据[25]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[27]根据[25]所述的三维结构制造方法，其中
形成所述取向膜后，将形成所述层重复多次。
[28]根据[27]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[29]根据[21]所述的三维结构制造方法，其中
多次重复形成所述层后，形成所述取向膜。
[30]根据[29]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[31]根据[29]所述的三维结构制造方法，其中
形成所述取向膜后，将形成所述层重复多次。
[32]根据[31]所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
[33]根据[21]至[32]中任一项所述的三维结构制造方法，其中
所述至少一种化学物质包含具有手性分子骨架的分子。
[34]一种三维结构，所述三维结构是通过根据[1]所述的制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质。
[35]根据[34]所述的三维结构，其中
所述具有各向异性的化学物质包含具有手性分子骨架的分子。
[36]一种三维结构，所述三维结构是通过根据[4]所述的制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质。
[37]根据[36]所述的三维结构，其中
所述具有各向异性的化学物质包含具有手性分子骨架的分子。
[38]一种三维结构，所述三维结构是通过根据[21]所述的制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质。
[39]根据[38]所述的三维结构，其中
所述具有各向异性的化学物质包含具有手性分子骨架的分子。
[40]一种用于制造三维结构的制造设备，至少包括：
层形成部，所述层形成部形成包含至少一种化学物质的层。
[41]根据[40]所述的用于制造三维结构的制造设备，进一步包括：
取向膜形成部，所述取向膜形成部形成取向膜。
[42]根据[40]或[41]所述的用于制造三维结构的制造设备，进一步包括：
分子取向部，所述分子取向部使所述至少一种化学物质的分子取向。
[43]一种三维结构制造方法，包括：
形成包含至少一种化学物质的层；和
使所述至少一种化学物质的分子取向。
[44]一种三维结构，所述三维结构是通过根据[43]所述的制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质。
[参考符号列表]
1：基材
2、21、22、23、24、25：层
3、31、32、33：取向膜

Claims (19)

1.一种三维结构制造方法，包括：
形成包含至少一种化学物质的层；和
使所述至少一种化学物质的分子取向，其中
将形成所述层和使所述分子取向重复多次。
2.根据权利要求1所述的三维结构制造方法，其中
多次重复形成所述层后，使所述分子取向。
3.根据权利要求1所述的三维结构制造方法，其中
所述至少一种化学物质包含具有手性分子骨架的分子。
4.一种三维结构制造方法，包括：
形成取向膜；
形成包含至少一种化学物质的层；和
使所述至少一种化学物质的分子取向，其中
将形成所述取向膜、形成所述层、和使所述分子取向重复多次。
5.根据权利要求4所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
6.根据权利要求4所述的三维结构制造方法，其中
多次重复形成所述层后，使所述分子取向。
7.根据权利要求6所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
8.根据权利要求4所述的三维结构制造方法，其中
所述至少一种化学物质包含具有手性分子骨架的分子。
9.一种三维结构制造方法，包括：
形成取向膜；和
形成包含至少一种化学物质的层，其中
将形成所述取向膜和形成所述层重复多次。
10.根据权利要求9所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
11.根据权利要求9所述的三维结构制造方法，其中
形成所述取向膜后，将形成所述层重复多次。
12.根据权利要求11所述的三维结构制造方法，其中
对形成的取向膜进行取向处理。
13.根据权利要求9所述的三维结构制造方法，其中
所述至少一种化学物质包含具有手性分子骨架的分子。
14.一种三维结构，所述三维结构是通过根据权利要求1所述的制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质。
15.一种三维结构，所述三维结构是通过根据权利要求4所述的制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质。
16.一种三维结构，所述三维结构是通过根据权利要求9所述的制造方法获得的并且包含至少一种具有各向异性的化学物质。
17.一种用于制造三维结构的制造设备，至少包括：
层形成部，所述层形成部形成包含至少一种化学物质的层。
18.根据权利要求17所述的用于制造三维结构的制造设备，进一步包括：
取向膜形成部，所述取向膜形成部形成取向膜。
19.根据权利要求18所述的用于制造三维结构的制造设备，进一步包括：
分子取向部，所述分子取向部使所述至少一种化学物质的分子取向。
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