JP6674476B2 - プラスチックセルおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
このようなフレキシブル性を持ったシール剤としては、例えば、特許文献1には、可撓性を付与したエポキシ樹脂硬化物を用いたシール剤が開示されている。
また、特許文献2には、フレキシブル支持体同士を直接熱融着させるシール方法によって、折り曲げに耐えるシール方法が開示されている。
そこで、本発明は、プラスチック基板が凹凸や曲面をもつ自由な形状に変形した場合であっても、シール性を失わずに導電性を保つプラスチックセルおよびその製造方法を提供することを課題とする。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
さらに、第1のプラスチック基板または第2のプラスチック基板の一部が変形して流体層を封止し、かつ、第1のプラスチック基板または第2のプラスチック基板の一部を含む封止部分を有し、
封止部分が、第1の透明導電層および第2の透明導電層を断線する第1の封止部分と、第1の透明導電層および第2の透明導電層のいずれか一方を通電する第2の封止部分とを有する、プラスチックセル。
[2] 第1の透明導電層と流体層との間、および、第2の透明導電層と流体層との間に、それぞれ配向層を有し、
流体層が、液晶性化合物を含有する液晶組成物を用いて形成された液晶層である、[1]に記載のプラスチックセル。
[3] 第1のプラスチック基板および第2のプラスチック基板がいずれも長尺状のフィルムであり、
長尺状のフィルムの長手方向に巻き取られたロール形態である、[1]または[2]に記載のプラスチックセル。
[4] さらに電極を有し、
電極と、第1の透明導電層および第2の透明導電層の少なくとも一方とが接続されている、[1]〜[3]のいずれかに記載のプラスチックセル。
[5] 長尺状の第1のプラスチック基板に第1の透明導電層を配置する工程、
長尺状の第2のプラスチック基板に第2の透明導電層を配置する工程、
第1の透明導電層の上に、流体層を配置する工程、
第1の透明導電層および流体層が配置された第1のプラスチック基板と、第2の透明導電層が配置された第2のプラスチック基板とを、ロールトゥロールで貼り合わせ、長尺状の積層体を作製する工程、
積層体を作製した後、第1のプラスチック基板および第2のプラスチック基板を熱融着することにより、流体層を長手方向に封止する工程、および、
積層体をロール状に巻く工程、
を含む、プラスチックセルの製造方法。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」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範囲を意味する。
また、本明細書において、「裁断」には「打ち抜き」および「切り出し」等も含むものとする。
本発明のプラスチックセルは、第1のプラスチック基板と、第1の透明導電層と、流体層と、第2の透明導電層と、第2のプラスチック基板と、をこの順に有する。
また、本発明のプラスチックセルは、第1のプラスチック基板または第2のプラスチック基板の一部が変形して流体層を封止し、かつ、第1のプラスチック基板または第2のプラスチック基板の一部を含む封止部分を有する。
更に、本発明のプラスチックセルは、封止部分が、第1の透明導電層および第2の透明導電層を断線する第1の封止部分と、第1の透明導電層および第2の透明導電層のいずれか一方を通電する第2の封止部分とを有する。
本発明のプラスチックセルが有する第1のプラスチック基板および第2のプラスチック基板(以下、特に区別を要しない場合は単に「プラスチック基板」とも略す。)は、いずれも、自由度の高い成型性を実現する観点から用いられる基板である。
プラスチックセルを作製する際に、局所的に延伸、収縮等の寸法変化が起こるため、プラスチック基板としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
熱可塑性樹脂としては、光学的な透明性、機械的強度、熱安定性などに優れるポリマー樹脂が好ましい。
また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ノルボルネン系樹脂、エチレン・プロピレン共重合体等のポリオレフィン系ポリマー;塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー;イミド系ポリマー;スルホン系ポリマー;ポリエーテルスルホン系ポリマー;ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー;ポリフェニレンスルフィド系ポリマー;塩化ビニリデン系ポリマー;ビニルアルコール系ポリマー;ビニルブチラール系ポリマー;アリレート系ポリマー;ポリオキシメチレン系ポリマー;エポキシ系ポリマー;トリアセチルセルロースに代表されるセルロース系ポリマー;またはこれらのポリマーのモノマー単位で共重合させた共重合体;などが挙げられる。
また、上記熱可塑性樹脂としては、上記で例示したポリマーを2種以上混合したポリマーも例として挙げられる。
本発明のプラスチックセルが有する第1の透明導電層および第2の透明導電層(以下、特に区別を要しない場合は単に「透明導電層」とも略す。)は、いずれも、プラスチック基板上に配置され、導電性を有する層である。
本発明において、「導電性を有する」とは、シート抵抗値が0.1Ω/□〜10,000Ω/□であることをいい、一般的には電気抵抗層と呼ばれるものも含む。
また、フレキシブルディスプレイ装置等の電極として用いる場合、シート抵抗値は低いことが好ましく、具体的には300Ω/□以下であることが好ましく、200Ω/□以下であることが特に好ましく、100Ω/□以下であることが最も好ましい。
透明導電層の透過率としては、75%以上であることが好ましく、80%以上であることが特に好ましく、90%以上であることが最も好ましい。
ここで、「PEDOT/PSS」とは、PEDOT(3,4−エチレンジオキシチオフェンのポリマー)とPSS(スチレンスルホン酸のポリマー)を共存させたポリマーコンプレックスをいう。
また、メタルメッシュの導電層は、金属のみで形成されたものよりも、銀、銅などの導電性微粒子がマトリクスに分散されて形成されたものが好ましい。
本発明のプラスチックセルにおいて、プラスチック基板の上に設けた透明導電層と、後述する流体層との間に、配向層を備えていてもよい。好ましい形態として、プラスチックセルに用いる第1のプラスチック基板および第2のプラスチック基板の最表面に配向層を有し、液晶性化合物を含む流体層を配向させる機能を持たせることができる。
配向層の素材や処理方法は特に限定されることはなく、ポリマーを用いた配向層、シランカップリング処理を施した配向層、4級アンモニウム塩を用いた配向層、酸化ケイ素を斜め方向から蒸着した配向層、光異性化を利用する配向層等、各種配向層を用いることができる。また、配向層への表面処理として、ラビング処理やエネルギー線照射や光照射などによる表面処理を用いてもよい。
なお、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸またはメタクリル酸を表す表記である。
本発明のプラスチックセルが有する流体層は、気体、プラズマ流体以外の流動性のある連続体であれば特に限定はない。
特に好ましい物質状態としては、液体、および、液晶体であることが好ましく、流体層としては、液晶性化合物を含有する液晶組成物を用いて形成された液晶層であることが最も好ましい。
ここで、一般的に、液晶性化合物はその形状から、棒状タイプと円盤状タイプに分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがある。高分子とは一般に重合度が100以上のものを指す(高分子物理・相転移ダイナミクス,土井 正男 著,2頁,岩波書店,1992)。本発明では、いずれの液晶性化合物を用いることもできるが、棒状液晶性化合物またはディスコティック液晶性化合物(円盤状液晶性化合物)を用いるのが好ましい。2種以上の棒状液晶性化合物、2種以上の円盤状液晶性化合物、または棒状液晶性化合物と円盤状液晶性化合物との混合物を用いてもよい。上述の液晶性化合物の固定化のために、重合性基を有する棒状液晶性化合物または円盤状液晶性化合物を用いて形成することがより好ましく、液晶性化合物が1分子中に重合性基を2以上有することがさらに好ましい。液晶性化合物が二種類以上の混合物の場合には、少なくとも1種類の液晶性化合物が1分子中に2以上の重合性基を有していることが好ましい。
ここで、液晶セルとは、薄型テレビ、モニター、ノートパソコン、携帯電話などに用いられる液晶表示装置に用いられる液晶セル、および、インテリア、建材、車両などに適用される光の強弱を変化させる調光装置に用いられる液晶セルも含む。すなわち、2枚の基板間に封入した液晶組成物などを、電圧を調整することで、分極率をもつ液晶組成物を駆動させる装置の総称である。
本発明のプラスチックセルは、上述した流体層を封止する封止部分を有する。
ここで、上記封止部分は、第1のプラスチック基板または第2のプラスチック基板の一部が変形して形成されるため、第1のプラスチック基板または第2のプラスチック基板の一部を含む。
また、本発明のプラスチックセルは、上記封止部分が、第1の透明導電層および第2の透明導電層を断線する第1の封止部分と、第1の透明導電層および第2の透明導電層のいずれか一方を通電する第2の封止部分とを有する。
更に、上記封止部分は、プラスチック基板同士の熱融着により形成される封止であることが好ましい。
本発明のプラスチックセルは、駆動電圧を印加するため、透明導電層と接続する電極を取りつけてもよい。例えば、透明導電層との接続に銀ペーストなどの導電性素材や導電性テープなどを用いてリード端子と接続する方法などを用いることができる。
本発明のプラスチックセルの製造方法(以下、「本発明の製造方法」とも略す。)は、長尺状の第1のプラスチック基板に第1の透明導電層を配置する工程(以下、「導電層配置工程1」とも略す。)、
長尺状の第2のプラスチック基板に第2の透明導電層を配置する工程(以下、「導電層配置工程2」とも略す。)、
第1の透明導電層の上に、流体層を配置する工程(以下、「流体層配置工程」とも略す。)、
第1の透明導電層および流体層が配置された第1のプラスチック基板と、第2の透明導電層が配置された第2のプラスチック基板とを、ロールトゥロールで貼り合わせ、長尺状の積層体を作製する工程(以下、「積層体作製工程」とも略す。)、
積層体を作製した後、第1および第2のプラスチック基板を熱融着することにより、流体層を長手方向に封止する工程(以下、「封止工程」とも略す。)、および、
積層体をロール状に巻く工程、
を含む、プラスチックセルの製造方法である。
以下に、導電層配置工程1および導電層配置工程2(以下、特に区別を要しない場合は単に「導電層配置工程」とも略す。)、ならびに、流体層配置工程、積層体作製工程および封止工程について詳述する。
本発明の製造方法が有する導電層配置工程1は、長尺状の第1のプラスチック基板に第1の透明導電層を配置する工程であり、導電層配置工程2は、長尺状の第2のプラスチック基板に第2の透明導電層を配置する工程である。
ここで、プラスチック基板に透明導電層を配置する方法は特に限定されず、本発明のプラスチックセルにおいて説明した透明導電層に使用できる素材を、例えば、塗布、蒸着、印刷などの方法により配置することができる。
本発明の製造方法が有する流体層配置工程は、第1の透明導電層の上に、流体層を配置する工程である。
ここで、第1の透明導電層の上に流体層を配置する方法は特に限定されず、例えば、塗布、ディップ、毛細管現象を利用した注入などの各種公知の方法を用いることができる。
本発明の製造方法が有する積層体作製工程は、第1の透明導電層および流体層が配置された第1のプラスチック基板と、第2の透明導電層が配置された第2のプラスチック基板とを、ロールトゥロール(Roll to Roll)で貼り合わせ、長尺状の積層体を作製する工程である。
ここで、ロールトゥロールで貼り合わせる方法は特に限定されず、例えば、第1の透明導電層および流体層が配置された第1のプラスチック基板と、第2の透明導電層が配置された第2のプラスチック基板とを、ニップロールの間を通して貼り合わせる方法などを用いることができる。
本発明の製造方法が有する封止工程は、第1および第2のプラスチック基板を熱融着することにより、流体層を長手方向に封止する工程である。
ここで、熱融着の方法としては、熱融着に必要なエネルギーをプラスチック基板に与える方法を用いれば特に限定されない。具体的には、高温の金属素子をプラスチック基板に接触させる方法、COxレーザーを集光させてプラスチック基板に当てる方法、超音波をプラスチック基板に当てる方法等が挙げられる。
<透明導電層の作製>
帝人(株)製のポリカーボネート(PC−2151、厚み250μm)の表面に、US2013/0341074号公報の実施例1に記載の方法にてAgナノワイヤーを用いて透明導電層を作製し、ポリカーボネートからなるプラスチック基板と、Agナノワイヤーからなる透明導電層とが積層された積層体を作製した。
上記作製した積層体を10cm角に裁断し、液晶配向剤として、ポリアミック酸配向層塗布液(JSR製JALS684)をバーコーター#1.6を用いて塗布した。
その後、膜面温度80℃で3分間乾燥し、液晶配向層101を作製した。このとき、液晶配向層の膜厚は60nmであった。
このように作製した、プラスチック基板、透明導電層および液晶配向層がこの順で積層された積層体を2組用意した。
下記処方でスペーサー層分散液を作製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
スペーサー層分散液の処方
―――――――――――――――――――――――――――――――――
ビーズスペーサSP−208(積水化学(株)製) 100質量部
メチルイソブチルケトン 固形分:0.2%となる量
―――――――――――――――――――――――――――――――――
その後、膜面温度が60℃になるように加熱し、1分間乾燥し、スペーサー層を有する積層体を2組作製した。
下記処方で液晶層組成物を作製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶層組成物
―――――――――――――――――――――――――――――――――
ZLI2806(メルク社製) 100質量部
コレステリックノナネート(東京化成工業製) 1.74質量部
G−472(林原製) 3.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
その後、本積層体の4辺のうち、上辺および下辺の端部を、ハンディシーラーDRETEC HS−106WT(ドリテック社製)を用いて、シーラーの熱源が表面(上面)の基板側となるように当てて300℃5秒で熱融着により封止し、さらに左辺を300℃2秒で封止し、右辺はシーラーの熱源が裏面(下面)の基板側となるように当てて300℃2秒で封止して、液晶を封入したプラスチックセル001を作製した。作製したプラスチックセル001の斜視図を図1のプラスチックセル100に示し、図1のA−A線断面図を図2に示し、図1のB−B線断面図を図3に示す。
左辺では、図3および図6に示すように、封止部分は配向層3および5で接着されており、裏面(下面)側の透明導電層6は断線しているものの、表面(上面)側の透明導電層2は断線せず、通電するように形成されていた。
右辺では、図3および図7に示すように、封止部分は配向層3および5で接着されており、表面(上面)側の透明導電層2は断線しているものの、裏面(下面)側の透明導電層6は断線せず、通電するように形成されていた。
作製したプラスチックセル001を、図8のプラスチックセル100に示すように、左辺側のプラスチック基板7の透明導電層6に導電ペースト9を塗布して電極に接続し、右辺側のプラスチック基板1の透明導電層2にも同様に導電ペースト10を塗布して、電圧3Vを印加したところ、印加または非印加に応じて液晶が駆動して、可逆的に着色、および、消色し駆動できることを確認した。なお、図8中、符号8および11の部材は、電極に繋がる導線を示す。
実施例1において、端部の封止を熱融着する代わりに、UVシール剤(TB1220、スリーボンド製)で4辺とも封止する以外は実施例1と同様の操作により、プラスチックセル002を作製した。
実施例1において、端部の封止を熱融着する際に用いたハンディシーラーDRETEC HS−106WT(ドリテック社製)の代わりに、卓上型脱気シーラー(V−300、富士インパルス販売社製)を用いて、4辺いずれも200℃、1秒で熱融着により封止する以外は実施例1と同様の操作により、液晶を封入したプラスチックセル003を作製した。
2、6 透明導電層
3、5 配向層
4 流体層
8、11 電極に繋がる導線
9、10 導電ペースト
20、30 第1の封止部分を含む領域
40、50 第2の封止部分を含む領域
100 プラスチックセル
Claims (5)
- 第1のプラスチック基板と、第1の透明導電層と、流体層と、第2の透明導電層と、第2のプラスチック基板と、をこの順に有し、4辺を有するプラスチックセルであって、
前記第1のプラスチック基板または前記第2のプラスチック基板の一部が変形して前記流体層を封止し、かつ、前記第1のプラスチック基板または前記第2のプラスチック基板の一部を含む4個の封止部分を有し、
前記4個の封止部分が、対向する一対の辺に設けられる第1の封止部分と、他の対向する一対の辺に設けられる第2の封止部分とで構成され、
前記第1の封止部分が、前記第1のプラスチック基板または前記第2のプラスチック基板の一部が変形することにより、前記第1のプラスチック基板と前記第2のプラスチック基板とが直接接着して前記流体層を封止し、かつ、前記第1の透明導電層および前記第2の透明導電層をいずれも断線する2個の封止部分であり、
前記第2の封止部分が、前記第1のプラスチック基板の一部が変形することにより、前記流体層を封止し、かつ、前記第1の透明導電層を断線し、前記第2の透明導電層を通電する封止部分と、前記第2のプラスチック基板の一部が変形することにより、前記流体層を封止し、かつ、前記第2の透明導電層を断線し、前記第1の透明導電層を通電する封止部分とである、プラスチックセル。 - 前記第1の透明導電層と前記流体層との間、および、前記第2の透明導電層と前記流体層との間に、それぞれ配向層を有し、
前記流体層が、液晶性化合物を含有する液晶組成物を用いて形成された液晶層である、請求項1に記載のプラスチックセル。 - 前記第1のプラスチック基板および前記第2のプラスチック基板がいずれも長尺状のフィルムであり、
前記長尺状のフィルムの長手方向に巻き取られたロール形態である、請求項1または2に記載のプラスチックセル。 - さらに電極を有し、
前記電極と、前記第1の透明導電層および前記第2の透明導電層の少なくとも一方とが接続されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプラスチックセル。 - 請求項3に記載のプラスチックセルを作製するプラスチックセルの製造方法であって、
長尺状の第1のプラスチック基板に第1の透明導電層を配置する工程、
長尺状の第2のプラスチック基板に第2の透明導電層を配置する工程、
前記第1の透明導電層の上に、流体層を配置する工程、
前記第1の透明導電層および前記流体層が配置された前記第1のプラスチック基板と、前記第2の透明導電層が配置された前記第2のプラスチック基板とを、ロールトゥロールで貼り合わせ、長尺状の積層体を作製する工程、
前記積層体を作製した後、前記第1のプラスチック基板および前記第2のプラスチック基板を熱融着することにより、前記流体層を長手方向に封止する工程、および、
前記積層体をロール状に巻く工程、
を含む、プラスチックセルの製造方法。
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