JPWO2017057721A1 - 三次元流体セルの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、三次元的に自由度の高い成型性を実現した三次元流体セルの製造方法を提供することを課題とする。本発明の三次元流体セルの製造方法は、少なくとも二枚のプラスチック基板と、流体層とを有し、プラスチック基板の少なくとも一枚が、熱収縮率が５％以上７５％以下を満たす熱収縮性フィルムである積層体を用いた三次元流体セルの製造方法であって、
１）プラスチック基板の一枚、流体層、プラスチック基板の他の一枚をこの積層順となるように配置する配置工程
２）流体層を封止して二次元流体セルを作製する二次元流体セル作製工程
３）二次元流体セルを加熱して三次元加工する三次元加工工程、
をこの順で含む三次元流体セルの製造方法である。

Description

本発明は、熱収縮性フィルムをプラスチック基板に用いた三次元流体セルの製造方法に関する。

近年、液晶表示装置は様々な形態へ進化しており、軽量で、曲げることができるフレキシブルディスプレイが注目されている。
このようなフレキシブルディスプレイに用いられる液晶セルにおいては、従来用いられてきたガラス基板では、軽量で曲げられる要求に応えるのは困難であるため、ガラス基板の代替として各種プラスチック基板が検討されている。

また、インテリア、建材、車両用途などでは、流動性液体を用いた調光装置の利用が広がっており、これら調光装置においても、軽くて曲げられるフレキシブル性が望まれており、これらの用途における基板においても、ガラス基板の代替としてプラスチック基板の実用化が求められている。

このような状況から、軽くて曲げることが可能なプラスチック製の流体、特に、液晶セルを形成する技術については色々な観点からの提案がある。
例えば、特許文献１は、表示パネルのプラスチック基板を形成するポリマーのガラス転移温度以上の温度領域で表示パネルを曲面形状に保持する技術を開示している。
また、特許文献２は、調光素子を３次曲面ガラスに合わせた形状とする際に、歪み応力によるシワが発生しないよう、周縁端部に切り込みを形成する技術を開示している。
さらに、特許文献３は、アモルファス状態の透明電極を有するプラスチック基板からなる表示セルを湾曲させながら加熱して、アモルファス状態の透明電極を結晶化する工程とすることで、電極の剥がれやクラックの発生を抑える技術を開示している。

特開平７−１４０４５１号公報 特開平６−１８８５６号公報 特開２０１０−２２４１１０号公報

また、最近では、上記のように単に曲がることだけでなく、表示装置を衣服やメガネなど複雑な曲面をもつ形状に加工する要求や、調光装置を三次元的に湾曲した自由な成型体として設置することも求められるようになった。
しかしながら、本発明者が検討したところ、特許文献１や特許文献３のように、単に湾曲させる技術では、複雑な曲面や三次元的に湾曲した成型体への成型を伴うことは難しいことが明らかとなり、同様に、特許文献２の技術でも、三次元的に湾曲した成型体への追従は困難であることが明らかとなった。
そのため、複雑な曲面や三次元的に湾曲した成型体への成型性（以下、「三次元的に自由度の高い成型性」という。）を実現した液晶セルを得るのは困難なのが実情である。

そこで、本発明は、三次元的に自由度の高い成型性を実現した三次元流体セルの製造方法を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意検討の結果、流体セルに用いるプラスチック基板を熱収縮性フィルムで作製することにより、三次元的に自由度の高い成型性を実現した三次元流体セルを提供できることを見出した。

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。

［１］ 少なくとも二枚のプラスチック基板と、流体層とを有し、プラスチック基板の少なくとも一枚が、熱収縮率が５％以上７５％以下を満たす熱収縮性フィルムである積層体を用いた三次元流体セルの製造方法であって、
１）プラスチック基板の一枚、流体層、プラスチック基板の他の一枚をこの積層順となるように配置する配置工程
２）流体層を封止して二次元流体セルを作製する二次元流体セル作製工程
３）二次元流体セルを加熱して三次元加工する三次元加工工程、
をこの順で含む三次元流体セルの製造方法。
［２］ 熱収縮性フィルムが、未延伸の熱可塑性樹脂フィルムである［１］に記載の三次元流体セルの製造方法。
［３］ 熱収縮性フィルムが、０％を超え３００％以下延伸された熱可塑性樹脂フィルムである［１］に記載の三次元流体セルの製造方法。
［４］ プラスチック基板のすべてが、熱収縮率が５％以上７５％以下を満たす熱収縮性フィルムである、［１］〜［３］のいずれかに記載の三次元流体セルの製造方法。
［５］ 三次元加工工程が、加熱によるプラスチック基板の収縮を伴う三次元加工工程である、［１］〜［４］のいずれかに記載の三次元流体セルの製造方法。
［６］ 少なくとも一枚のプラスチック基板の収縮後の厚みが１０μｍ〜５００μｍである［１］〜［５］のいずれかに記載の三次元流体セルの製造方法。
［７］ 流体が液晶組成物である、［１］〜［６］のいずれかに記載の三次元流体セルの製造方法。
［８］ 二次元流体セル作製工程における流体層の封止が、少なくとも二枚のプラスチック基板の端部における隙間を埋めるように、シール材を配置することによる封止である、［１］〜［７］のいずれかに記載の三次元流体セルの製造方法。
［９］ 二次元流体セル作製工程における流体層の封止が、少なくとも二枚のプラスチック基板の端部を熱融着することによる封止である、［１］〜［７］のいずれかに記載の三次元流体セルの製造方法。
［１０］ 配置工程が、プラスチック基板の一枚の上に流体層を配置した後に、プラスチック基板の他の一枚を配置する配置工程である［１］〜［９］のいずれかに記載の三次元流体セルの製造方法。
［１１］ 配置工程が、プラスチック基板の一枚とプラスチック基板の他の一枚とを隙間を空けて配置した後に、その間に流体層を配置する配置工程である［１］〜［９］のいずれかに記載の三次元流体セルの製造方法。
［１２］ 配置工程が、流体層を配置する際に、プラスチック基板の一枚およびプラスチック基板の他の一枚の少なくとも一方またはこれらの隙間に、流体貯留部を設ける、［１］〜［１１］のいずれかに記載の三次元流体セルの製造方法。

本発明によれば、三次元的に自由度の高い成型性を実現した三次元流体セルの製造方法を提供することができる。

図１Ａは、本発明の三次元流体セルの製造方法における三次元加工工程の一例を示す模式的な図であり、加熱成型前の状態を示す模式図である。 図１Ｂは、本発明の三次元流体セルの製造方法における三次元加工工程の一例を示す模式的な図であり、加熱成型後の状態を示す模式図である。 図２Ａは、本発明の三次元流体セルの製造方法における三次元加工工程の他の一例を示す模式的な図であり、加熱成型前の状態を示す模式図である。 図２Ｂは、本発明の三次元流体セルの製造方法における三次元加工工程の他の一例を示す模式的な図であり、加熱成型後の状態を示す模式図である。 図３Ａは、プラスチック基板の辺縁部と中央部を説明するための模式図である。 図３Ｂは、本発明の三次元流体セルの製造方法における三次元加工工程において、図３Ａに示すプラスチック基板を用いた例を示す模式的な図であり、加熱成型前の状態を示す模式図である。 図３Ｃは、本発明の三次元流体セルの製造方法における三次元加工工程において、図３Ａに示すプラスチック基板を用いた例を示す模式的な図であり、加熱成型後の状態を示す模式図である。

以下、本発明について詳細に説明する。
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、平行、直交とは厳密な意味での平行、直交を意味するのではなく、平行または直交から±５°の範囲を意味する。

＜三次元流体セルの製造方法＞
本発明の三次元流体セルの製造方法は、少なくとも二枚のプラスチック基板と、流体層とを有し、プラスチック基板の少なくとも一枚が、熱収縮率が５％以上７５％以下を満たす熱収縮性フィルムである積層体を用いた三次元流体セルの製造方法であって、
１）プラスチック基板の一枚、流体層、プラスチック基板の他の一枚をこの積層順となるように配置する配置工程
２）流体層を封止して二次元流体セルを作製する二次元流体セル作製工程
３）二次元流体セルを加熱して三次元加工する三次元加工工程
をこの順で含む三次元流体セルの製造方法である。

〔プラスチック基板〕
本発明の三次元流体セルの製造方法に用いられる二次元流体セルは、三次元的に自由度の高い成型性を実現するため、従来のガラス基板ではなく、プラスチック基板により形成される。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く、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。

上記プラスチック基板に含まれるポリマーとしては、例えば、ポリカーボネート系ポリマー；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系ポリマー；ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル系ポリマー；ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）等のスチレン系ポリマー；などが挙げられる。
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、上記プラスチック基板としては、上記で例示したポリマーを２種以上混合して形成した基板も例として挙げられる。

｛熱収縮性フィルム｝
本発明の三次元流体セルの製造方法に用いられる二次元流体セルにおいて、少なくとも二枚のプラスチック基板の少なくとも一枚が、熱収縮率が５％以上７５％以下を満たす熱収縮性フィルムであり、すべてのプラスチック基板が、熱収縮率が５％以上７５％以下を満たす熱収縮性フィルムであることが好ましい。
この熱収縮性フィルムを収縮させることにより三次元的に自由度の高い成型性を実現することが出来る。
収縮するための手段としては特に限定されないが、製膜の過程で延伸しておくことによる収縮が例として挙げられる。また、フィルムそのものの収縮、製膜時の残留歪みによる収縮、残留溶剤による収縮などによる効果も用いることができる。

〈熱収縮率〉
本発明に用いられる熱収縮性フィルムの熱収縮率は、５％以上７５％以下であり、７％以上６０％以下であることが好ましく、１０％以上４５％以下であることがより好ましい。
本発明に用いられる熱収縮性フィルムが、熱収縮性フィルムの面内方向における最大の熱収縮率が５％以上７５％以下であることが好ましく、７％以上６０％以下であることがより好ましく、１０％以上４５％以下であることがさらに好ましい。なお、収縮するための手段として延伸が施されている場合、熱収縮率が最大となる面内方向は、延伸方向と略一致する。
また、本発明に用いられる熱収縮性フィルムにおいて、熱収縮率が最大となる面内方向と直交する方向の熱収縮率は、０％以上５％以下であることが好ましく、０％以上３％以下であることがより好ましい。
なお、熱収縮率が最大となる面内方向は、後述する条件で熱収縮率を測定する際に、５°刻みで測定サンプルを切り出し、全ての測定サンプルの面内方向の熱収縮率を測定し、その最大値となる方向により特定することができる。

本発明において、熱収縮率は下記の条件で測定した値である。
熱収縮率の測定には、測定方向を長辺として長さ１５ｃｍ、幅３ｃｍの測定サンプルを切り出し、フィルム長さを測定するため、フィルムの一方の表面に１ｃｍ方眼マスをスタンプした。幅３ｃｍの中心線上でかつ長辺１５ｃｍのうち上部から３ｃｍの点をＡ、長辺下部から２ｃｍの点をＢとして、両者の距離ＡＢ＝１０ｃｍを初期のフィルム長さＬ_０とした。長辺上部から１ｃｍまでを幅５ｃｍのクリップで挟み、フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）に加熱したオーブンの天井からクリップで挟んだフィルムを吊るした。この際フィルムには重りは下げず、テンションフリーの状態とした。フィルム全体に十分均等な加熱がなされて５分後にクリップごとフィルムをオーブンから取り出し、熱収縮後の点ＡＢ間の長さＬを測定し、下記式１により、熱収縮率を求めた。
（式１） 熱収縮率（％）＝１００×（Ｌ_０−Ｌ）／Ｌ_０

〈ガラス転移温度（Ｔｇ）〉
本発明に用いられる熱収縮性フィルムのＴｇは、示差走査熱量計を用いて計測することが出来る。
具体的には、日立ハイテクサイエンス社製、示差走査熱量計ＤＳＣ７０００Ｘを用いて、窒素雰囲気、昇温速度を２０℃／分とする条件で測定を行い、得られた結果の時間微分ＤＳＣ曲線（ＤＤＳＣ曲線）のピークトップ温度と、ピークトップ温度−２０℃の温度とにおけるそれぞれのＤＳＣ曲線の接線が交差する点における温度をＴｇとした。

〈延伸工程〉
本発明に用いられる熱収縮性フィルムは、未延伸の熱可塑性樹脂フィルムであってもよいが、延伸が施された熱可塑性樹脂フィルムであることが好ましい。

延伸倍率は、特に限定されないが、０％超３００％以下であることが好ましく、実用上の延伸工程から、０％超２００％以下であることがより好ましく、０％超１００％以下であることがさらに好ましい。
また、延伸はフィルム搬送方向（縦方向）に行っても、フィルム搬送方向に直交する方向（横方向）に行っても、両方向に行ってもよい。

延伸温度は、用いる熱収縮性フィルムのガラス転移温度Ｔｇの前後であることが好ましく、Ｔｇ±０〜５０℃であることがより好ましく、Ｔｇ±０〜４０℃であることがさらに好ましく、Ｔｇ±０〜３０℃であることが特に好ましい。

本発明では、延伸工程において同時に２軸方向に延伸してもよいし、逐次に２軸方向に延伸してもよい。逐次に２軸方向に延伸する場合は、それぞれの方向における延伸ごとに延伸温度を変更してもよい。
一方、逐次２軸延伸する場合、先にフィルム搬送方向に平行な方向に延伸し、その次にフィルム搬送方向に直交する方向に延伸することが好ましい。上記逐次延伸を行う延伸温度のより好ましい範囲は上記同時２軸延伸を行う延伸温度範囲と同様である。

〔流体層〕
本発明の三次元流体セルの製造方法に用いられる流体層は、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、流体として、液晶組成物を用い、流体セルを液晶セルとすることが最も好ましい。

液晶セルの駆動モードとしては、水平配向型（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＩＰＳ）、垂直配向型（Ｖｉｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：ＶＡ）、ツイストネマチック型（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ：ＴＮ）、スーパーツイストネマチック型（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ：ＳＴＮ）をはじめ、各種の方式を用いることができる。

〔配置工程〕
本発明に用いられる配置工程は、プラスチック基板の一枚、流体層、プラスチック基板の他の一枚をこの積層順となるように配置する配置工程である。

上記積層順となるように配置する方法としては、例えば、プラスチック基板の一枚の上に流体層を配置した後に、プラスチック基板の他の一枚を配置する方法；プラスチック基板の一枚とプラスチック基板の他の一枚とを隙間を空けて配置した後に、その間に流体層を配置する方法；等が挙げられる。流体層を配置する方法としては、特に限定はなく、塗布や、毛細管現象を利用した注入等各種公知の方法を用いることができる。

本発明においては、後述する三次元加工工程においてセルギャップを均一に保ちやすくする観点から、流体層を配置する際に、プラスチック基板の一枚およびプラスチック基板の他の一枚のいずれか一方またはこれらの隙間に流体貯留部を設けることが好ましい。
このようにセルギャップを均一に保つことができる理由は、後述する三次元加工工程において、二次元流体セルの収縮に伴い、セル内で余剰となった流体が生じた場合でも、これを流体貯留部に逃がすことができるためと考えられる。

本発明に用いられる流体貯留部としては、例えば、プラスチック基板の一枚およびプラスチック基板の他の一枚のいずれか一方において、他の領域よりも熱収縮率を小さくした領域などが挙げられる。
流体貯留部を構成するプラスチック基板の一部領域の熱収縮率を小さくすることで、後述する三次元加工工程における二次元流体セルの収縮の際に、他の領域に比べて流体貯留部の体積収縮を少なくすることができ、流体を貯留する能力を大きくできる。
具体的には、流体貯留部を構成するプラスチック基板の一部領域の熱収縮率と、他の領域を構成するプラスチック基板の熱収縮率を比較した際、流体貯留部を構成するプラスチック基板の熱収縮率が、他の領域を構成するプラスチック基板の熱収縮率に対して２０〜９５％であることがより好ましく、３０〜８０％であることが好ましい。

また、流体貯留部は、プラスチック基板の一枚およびプラスチック基板の他の一枚のいずれか一方の辺縁部に設けられていることが好ましい。
ここで、辺縁部とは、プラスチック基板が矩形である場合、プラスチック基板の主面の端からプラスチック基板の主面の短辺（正方形である場合は一辺）の５％に相当する長さまでの領域のことをいう。なお、本明細書においては、辺縁部以外の領域を中央部ともいう。
また、流体貯留部は、プラスチック基板の１辺以上の辺縁部に設けられていることが好ましく、対向する２辺の辺縁部に設けられていることがより好ましく、また、全ての辺の辺縁部に設けられていてもよい。

また、本発明に用いられる流体貯留部の他の一例としては、プラスチック基板の一枚とプラスチック基板の他の一枚との隙間を構成するセルギャップにおいて、他の領域よりもセルギャップを大きくした領域などが挙げられる。
他の領域よりもセルギャップを大きくすることで、後述する三次元加工工程における二次元流体セルの収縮の際に、他の領域に比べて流体貯留部の体積収縮を少なくすることができ、流体を貯留する能力を大きくできる。セル内で余剰となった流体が生じた場合でも、これをセルギャップの大きい領域に逃がし、他の領域のセルギャップを均一に保ちやすくなる。

セルギャップが大きい領域のセルギャップとしては、他の領域のセルギャップに対して、１０５〜６００％の厚さであることがより好ましく、１５０〜４００％の厚さであることが特に好ましい。セルギャップは、使用するスペーサーの大きさにより好ましい範囲に調整することができる。

また、本発明に用いられる流体貯留部の他の一例としては、プラスチック基板の一枚およびプラスチック基板の他の一枚のいずれか一方に、凹部を設け、凹部内の空間を利用する態様が挙げられる。

〔二次元流体セル作製工程〕
本発明に用いられる二次元流体セル作製工程は、配置工程にて作製した、二枚のプラスチック基板で挟まれた流体層に対して、封止を行う工程である。封止の方法としては特に限定はなく、二枚のプラスチック基板の端部の隙間を埋める様にシール材を配置する方法や、二枚のプラスチック基板の端部を熱融着する方法など、各種の方法を用いることができる。

後述の三次元加工工程の前までに封止が完了していればよく、例えば流体層の注入口を開けた状態で他の部分を埋め、流体層を注入した後に注入口を埋め、封止としてもよい。

〔三次元加工工程〕
本発明に用いられる三次元加工工程は、二次元流体セルを加熱して三次元加工する工程である。

本発明に用いられる三次元加工工程において、加熱により、熱収縮性フィルムを収縮させて三次元加工することが好ましい。
熱収縮性フィルムを加熱する温度条件としては、フィルムのＴｇを超えて成型しつつも、フィルムが溶融（メルト）する温度以下であること、すなわち６０℃以上２６０℃以下であることが好ましい。８０℃以上２３０℃以下であることがより好ましく、１００℃以上２００℃以下であることがさらに好ましい。加熱の時間としては、十分に熱が均一にゆきわたりつつも極端な加熱によりフィルムの分解が起こらないこと、すなわち３秒以上３０分以下であることが好ましい。１０秒以上１０分以下であることがより好ましく、３０秒以上５分以下であることがさらに好ましい。フィルムの熱収縮率としては、三次元的に自由度の高い成型性を実現するため、５％以上７５％以下であることが好ましい。７％以上６０％以下であることがより好ましく、１０％以上４５％以下であることがさらに好ましい。また、収縮後の熱収縮性フィルムの厚みは特に限定されないが、１０μｍ〜５００μｍであることが好ましく、２０μｍ〜３００μｍであることがより好ましい。

上記のような、収縮挙動を実現するにあたり、一部の熱可塑性樹脂は、結晶化など樹脂の特徴により収縮しづらい例外もある。例としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、非晶質であれば収縮する能力が高いが、強い延伸によるポリマー鎖の配向と結晶固定化の過程を経ると熱安定が増す一方で収縮しづらい場合がある。このような結晶化により収縮しづらいものは、好ましくないものもある。

また、二次元流体セルを筒状形状とした三次元流体セル前駆体とした後に、三次元加工を行うことも好ましい。
筒状形状とする方法には特に限定はなく、シート状の二次元流体セルを丸めた後、向かい合う辺を圧着する方法等が挙げられる。筒状形状の筒内部の形状は特に限定はなく、筒を上から見たときに円形や楕円であってもよいし、曲面を持った自由な形状であってもよい。また、三次元流体セル前駆体の全ての辺が封止されていることが好ましい。

本発明の三次元流体セルの製造方法により、例えば飲料ボトルのような形状体に対して、追随するように収縮させて成型することによって、ボトル上に表示装置や調光装置を設置することや、円筒形の建造物の周囲を覆うような表示装置の製造を実現することができる。

本発明の三次元流体セルの製造方法は、収縮前の周長Ｌ０と、収縮したあとの周長Ｌとが、下記式２を満たすように作製することが好ましい。
（式２） ５≦１００×（Ｌ０−Ｌ）／Ｌ０≦７５
このとき、収縮したあとの周長Ｌは、上記式を満たす範囲であれば、複数の場所で異なる周長であってもよい。すなわち、本発明の三次元流体セルの製造方法は、上記式を満たす範囲の、より自由度の高い三次元成型体に加工することができる。
また、作製した三次元流体セルの一部の領域で上記式２を満たしていればよく、全ての領域で上記式２を満たしていることが好ましい。

この成型加工において、収縮前の周長Ｌ０よりも小さい周長をもつような自由度の高い成型体を内側に用いることで、本発明に用いられる熱収縮性フィルムが筒状形状の内側に向けて収縮し、筒状の内側へ向いた圧力がかかることになるが、封止された流体セル内の流体層は、流体セルの形状に無関係に、ある一点に加圧された圧力であっても、流体層の他の全領域に、その圧力が均等に伝播されるため（いわゆる、パスカル定理）、流体セル内部がフィルム収縮により均一に押し付けられ、セルギャップを一定に保持することができる。ただし、予め、流体セル内に各種スペーサーを配置してセルギャップを一定に保つことも特に好ましい態様である。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、以下の実施例に示す素材、試薬、物質量とその割合、条件、操作等は、本発明の主旨から逸脱しない限りにおいて適宜変更することができる。したがって本発明の範囲は以下の実施例に制限されるものではない。

［実施例１］
＜三次元流体セル１０１の作製＞
〔配置工程〕
厚み３００μｍのポリカーボネート（帝人株式会社製）を１５５℃で１分間加熱して倍率５０％でＴＤ（Transverse Direction）方向に延伸したのち、ＭＤ（Machine Direction）方向１０ｃｍ、ＴＤ方向３０ｃｍに切り出し、厚み１５０μｍの延伸ポリカーボネートフィルムを得た。

上記作製した延伸ポリカーボネートフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）は１５０℃であり、上述した方法によりＴＤ方向の熱収縮率を測定したところ、１５％であった。
また、熱収縮率が最大となる面内方向は、ＴＤ方向に略一致し、それと直交するＭＤ方向の熱収縮率は５％であった。

上記作製した延伸ポリカーボネートフィルムをプラスチック基板として、真空蒸着により厚み２０ｎｍのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）透明電極を形成し、さらに厚み０．１μｍの垂直配向ポリイミドの配向膜を形成したものを２枚用意した。

上記作製した配向膜付きプラスチック基板の配向膜上（全面）に、球状スペーサー（積水化学工業社製ミクロパールＳＰ２０８、平均粒径８μｍ）を撒き、その上から下記組成の液晶組成物を流体として、流体層を作製した。

（液晶組成物）
メルク製 駆動液晶 ＺＬＩ２８０６ １００重量％
日本感光色素研究所製 二色性色素 Ｇ−２４１ １．０重量％
東京化成工業製 カイラル剤 ペラルゴン酸コレステロール １．７４重量％

上記作製した流体層付きのプラスチック基板と、もう一枚の配向膜付きプラスチック基板とを、流体層を挟むように配置した。この時、配向膜付きプラスチック基板の配向膜側が、流体層と接するようにした。また、この時のセルギャップは８μｍであった。

〔二次元流体セル作製工程〕
上記配置した２枚のプラスチック基板の端部の隙間を埋めるように、ＵＶ（ultraviolet）接着剤をシール材として配置することで封止を行い、二次元流体セル１０１を作製した。

〔三次元加工工程〕
上記作製した二次元流体セル１０１の３０ｃｍの長辺を丸めて円筒型の筒状にしたのち、１０ｃｍの辺同士を、１ｃｍの重なりしろとするよう重ね、重なった部分に対して２００℃で１分間１ＭＰａの圧力をかけて熱圧着して固定して、筒状形状の三次元流体セル前駆体１０１を作成した。周長は２９ｃｍであった。

図１Ａに示す形状の型１を用意した。もっとも長い周長はＬａ＝２７．５ｃｍ、もっとも短い周長はＬｂ＝２６ｃｍであった。この型に対して、上記作成した、周長Ｌ０が２９ｃｍの筒状形状の三次元流体セル前駆体１０１（符号２）を図１Ａに示す位置に配置し、１５０℃の温度で５分間加熱成型し、図１Ｂに示す三次元流体セル１０１（符号３）を作成した。周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分のいずれにおいても三次元流体セル前駆体が追従して成型できており、それぞれの部分における周長は型のとおり２７．５ｃｍ、２６ｃｍとなっていた。
また、周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分について、周長に沿ってセルギャップを１０箇所測定した結果、いずれも８．５μｍ±０．２と一定であり、液晶セルとしての基本性能も変化はなかった。
これは、密閉された流体セル内に液晶組成物が充填されているため、パスカルの原理に基づき、流体セル内に均一に圧力がかかるためと考えられる。

［実施例２］
＜三次元流体セル１０２の作成＞
実施例１において、ポリカーボネートの延伸倍率を５０％から１００％に変える以外はすべて同様の操作により三次元流体セル前駆体１０２を作成した。
なお、延伸ポリカーボネートフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）は１５０℃であり、ＴＤ方向の熱収縮率は３５％であった。また、熱収縮率が最大となる面内方向は、ＴＤ方向に略一致し、それと直交するＭＤ方向の熱収縮率は５％であった。

上記作成した三次元流体セル前駆体１０２を用いて、図２Ａに示すボトル形状の型を用いた以外は実施例１と同様に三次元流体セル１０２を作成した。

図２Ａに示す形状の型１において、もっとも長い周長はＬａ＝２７ｃｍ、もっとも短い周長はＬｂ＝２５ｃｍであった。この型に対して、上記作成した、周長Ｌ０が２９ｃｍの筒状形状の三次元流体セル前駆体１０２（符号２）を図２Ａに示す位置に配置し、１５０℃の温度で５分間加熱成型し、図２Ｂに示す三次元流体セル１０２（符号３）を作成した。周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分のいずれにおいても三次元流体セル前駆体がよく追従して成型できており、それぞれの部分における周長は型のとおり２７ｃｍ、２５ｃｍとなっていた。
また、周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分について、周長に沿ってセルギャップを１０箇所測定した結果、いずれも８．６μｍ±０．２と一定であり、液晶セルとしての基本性能も変化はなかった。

［実施例３］
＜三次元流体セル１０３の作製＞
実施例１において、３００μｍのポリカーボネートの代わりに１００μｍに溶液製膜したシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルム（ＪＳＲ株式会社製アートンＧ７８１０）に変え、延伸温度を１５５℃から１７０℃に変える以外はすべて同様の操作により三次元流体セル前駆体１０３を作成した。なお、ＣＯＰフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）は１７０℃であり、ＴＤ方向の熱収縮率は３５％であった。また、熱収縮率が最大となる面内方向は、ＴＤ方向に略一致し、それと直交するＭＤ方向の熱収縮率は５％であった。

この三次元流体セル前駆体１０３を用いて、加熱成型の温度を１５０℃から１６５℃とした以外はすべて実施例１と同様の操作により、三次元流体セル１０３を作成した。周長Ｌａの部分、周長Ｌｂの部分のいずれにおいても三次元流体セル前駆体がよく追従して成型できており、それぞれの部分における周長は型のとおり２７．５ｃｍ、２６ｃｍとなっていた。
また、周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分について、周長に沿ってセルギャップを１０箇所測定した結果、いずれも８．５μｍ±０．２と一定であり、また液晶セルとしての基本性能も変化はなかった。

［実施例４］
＜三次元流体セル１０４の作製＞
実施例１において３００μｍのポリカーボネートの代わりに１００μｍに溶液製膜したアセチル置換度２．４２のセルロースアセテートフィルム（ダイセル社製）に変え、延伸温度を１５５℃から１９０℃に変える以外はすべて同様の操作により三次元流体セル前駆体１０４を作成した。なお、セルロースアセテートフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）は１８０℃であり、ＴＤ方向の熱収縮率は３５％であった。また、熱収縮率が最大となる面内方向は、ＴＤ方向に略一致し、それと直交するＭＤ方向の熱収縮率は５％であった。

この三次元流体セル前駆体１０４を用いて、加熱成型の温度を１５０℃から１８７℃とした以外はすべて実施例１と同様の操作により、三次元流体セル１０４を作成した。周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分のいずれにおいても三次元流体セル前駆体がよく追従して成型できており、それぞれの部分における周長は型のとおり２７．５ｃｍ、２６ｃｍとなっていた。
また、周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分について、周長に沿ってセルギャップを１０箇所測定した結果、いずれも８．５μｍ±０．２と一定であり、また液晶セルとしての基本性能も変化はなかった。

［実施例５］
＜三次元流体セル１０５の作製＞
実施例１において、厚み１５０μｍの延伸ポリカーボネートの代わりに１２５μｍの未延伸ポリカーボネートフィルム（帝人株式会社製）を用いた以外はすべて実施例１と同様の操作により、三次元流体セル前駆体１０５を作成した。

この三次元流体セル前駆体１０５を用いた以外は、実施例１と同様の操作により、三次元流体セル１０５を作成した。周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分における周長は、２７．８ｃｍ、２７ｃｍとなっており、若干収縮は少なかったが、いずれの部分においても三次元流体セル前駆体が追従して成型できていた。
また、周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分について、周長に沿ってセルギャップを１０箇所測定した結果、いずれも８．６μｍ±０．２と一定であり、また液晶セルとしての基本性能も変化はなかった。

［実施例６］
＜三次元流体セル１０６の作製＞
実施例１において、ＵＶ接着剤で４辺を硬化封止する代わりに、ＦＵＪＩ ＩＭＰＵＬＳＥ社製 Ｖ−３００を用いて、２００℃、５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、三次元流体セル前駆体１０６を作成した。

この三次元流体セル前駆体１０６を用いて、すべて実施例１と同様の操作により、三次元流体セル１０６を作成した。周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分のいずれにおいても三次元流体セル前駆体がよく追従して成型できており、それぞれの部分における周長は型のとおり２７．５ｃｍ、２６ｃｍとなっていた。
また、周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分について、周長に沿ってセルギャップを１０箇所測定した結果、いずれも８．５μｍ±０．２と一定であり、また液晶セルとしての基本性能も変化はなかった。

［実施例７］
＜三次元流体セル１０７の作成＞
〔配置工程〕
厚み３００μｍのポリカーボネート（帝人株式会社製）を１５５℃で１分間加熱して倍率７５％でＴＤ方向に延伸したのち、ＭＤ方向１０ｃｍ、ＴＤ方向３０ｃｍに切り出し、厚み１５０μｍの延伸ポリカーボネートフィルムを得た。
次いで、得られた延伸ポリカーボネートフィルムの辺縁部、すなわち、図３Ａに示すプラスチック基板１０にける対向する短辺の辺縁部１４のみに予め加熱処理を施し、辺縁部に一部収縮を生じさせた。

上記で作製し、一部収縮させた延伸ポリカーボネートフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）は１５０℃であった。
また、中央部に位置するフィルムのＴＤ方向の熱収縮率は２５％であった。また、熱収縮率が最大となる面内方向は、ＴＤ方向に略一致し、それと直交するＭＤ方向の熱収縮率は５％であった。
さらに、辺縁部に位置するフィルムのＴＤ方向の熱収縮率は１０％であった。また、熱収縮率が最大となる面内方向は、ＴＤ方向に略一致し、それと直交するＭＤ方向の熱収縮率は５％であった。

上記で作製し、一部収縮させた延伸ポリカーボネートフィルムをプラスチック基板として、真空蒸着により厚み２０ｎｍのＩＴＯ透明電極を形成し、さらに厚み０．１μｍの垂直配向ポリイミドの配向膜を形成したものを２枚用意した。

上記作製した配向膜付きプラスチック基板の配向膜上に、図３Ａに示す中央部１２の領域には球状スペーサー（積水化学工業社製ミクロパールＳＰ２０６、平均粒径６μｍ）を分布させ、図３Ａに示す辺縁部１４の領域には球状スペーサー（積水化学工業社製ミクロパールＳＰ２２０、平均粒径２０μｍ）を分布させ、その上から下記組成の液晶組成物を流体として、流体層を作製した。

（液晶組成物）
メルク製 駆動液晶 ＺＬＩ２８０６ １００重量％
日本感光色素研究所製 二色性色素 Ｇ−２４１ １．０重量％
東京化成工業製 カイラル剤 ペラルゴン酸コレステロール １．７４重量％

上記作製した流体層付きのプラスチック基板と、もう一枚の配向膜付きプラスチック基板とを、流体層を挟むように配置した。この時、配向膜付きプラスチック基板の配向膜側が、流体層と接するようにした。また、この時のセルギャップは、辺縁部で２０μｍであり、中央部で６μｍであった。

〔二次元流体セル作製工程〕
上記配置した２枚のプラスチック基板の端部の隙間を埋めるように、ＵＶ接着剤をシール材として配置することで封止を行い、二次元流体セル１０７を作製した。

〔三次元加工工程〕
上記作製した二次元流体セル１０７の３０ｃｍの長辺を丸めて円筒型の筒状にしたのち、１０ｃｍの辺同士を、１ｃｍの重なりしろとするよう重ね、重なった部分に対して２００℃で１分間１ＭＰａの圧力をかけて熱圧着して固定して、筒状形状の三次元流体セル前駆体１０７を作成した。周長は２９ｃｍであった。

上記作成した三次元流体セル前駆体１０７を用いて、図３Ｂに示すボトル形状の型を用いた以外は実施例１と同様に三次元流体セル１０７を作成した。

図３Ｂに示す形状の型１において、もっとも長い周長はＬａ＝２７ｃｍ、もっとも短い周長はＬｂ＝２５ｃｍであった。この型に対して、上記作成した、周長Ｌ０が２９ｃｍの筒状形状の三次元流体セル前駆体１０７（符号２）を図３Ｂに示す位置に配置し、１５０℃の温度で５分間加熱成型し、図３Ｃに示す三次元流体セル１０７（符号３）を作成した。周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分のいずれにおいても三次元流体セル前駆体がよく追従して成型できており、それぞれの部分における周長は型のとおり２７ｃｍ、２５ｃｍとなっていた。
また、周長Ｌａの部分および周長Ｌｂの部分について、周長に沿ってセルギャップを１０箇所測定した結果、いずれも６．３μｍ±０．１と一定であり、液晶セルとしての基本性能も変化はなかった。

［比較例１］
＜三次元空セル２０１の作成＞
実施例１で作製した延伸ポリカーボネートフィルムをプラスチック基板として、真空蒸着により厚み２０ｎｍのＩＴＯ透明電極を形成し、さらに垂直配向ポリイミドの配向膜を形成したものを２枚用意し、配向膜が内側になるように両者を合わせ、球状スペーサー（積水ファイン製ミクロパールＳＰ２０８）を用いてセルギャップを８μｍで一定とした。４辺のうちの１辺に、幅５ｍｍの液晶注入口を設け、それ以外の部分は、ＵＶ接着剤により１ｃｍの幅ですべて硬化封止し、液晶が注入されていない空セル２０１を作成した。

上記作成した空セル２０１の３０ｃｍの長辺を丸めて円筒型の筒状にしたのち、１０ｃｍの辺同士の重なり合いをセルを封止した１ｃｍ部分として設け、２００℃で１分間１ＭＰａの圧力をかけて熱圧着して固定して、筒状形状の三次元構造空セル前駆体２０１を作成した。周長は２８ｃｍであった。

実施例１と同様に、図１に示す形状の型を用意した。この型に対して、上記作成した三次元構造空セル前駆体２０１を包むように配置し、実施例１と同様に１５０℃の温度で５分間加熱成型し、三次元構造空セル２０１を作成した。周長Ｌの部分、周長Ｌ’の部分のいずれもセルはよく追従して成型できており、それぞれの部分のセルの周長は型のとおり２７．５ｃｍ、２６ｃｍとなっていた。一方、周長Ｌの部分、周長Ｌ’の部分のセルギャップは不均一であり正確に測定することが出来なかった。これは、セル内には液晶が充填されていないため、収縮による圧力が一定にかからないためと考えられる。

＜三次元流体セル２０１の作成＞
液晶注入口から、実施例１で用いた液晶組成物を注入したのち、注入口をＵＶ接着剤で硬化封止し、三次元流体セルセル２０１を作成した。この液晶セルは駆動することは出来たが、セルギャップが不均一なため、面内で色味のムラが発生した。

１ 型
２ 三次元流体セル前駆体
３ 三次元流体セル
１０ プラスチック基板
１２ 中央部
１４ 辺縁部
Ｌ０ 収縮前の周長
Ｌａ もっとも長い周長
Ｌｂ もっとも短い周長

Claims (12)

1. 少なくとも二枚のプラスチック基板と、流体層とを有し、前記プラスチック基板の少なくとも一枚が、熱収縮率が５％以上７５％以下を満たす熱収縮性フィルムである積層体を用いた三次元流体セルの製造方法であって、
   １）前記プラスチック基板の一枚、流体層、前記プラスチック基板の他の一枚をこの積層順となるように配置する配置工程
   ２）前記流体層を封止して二次元流体セルを作製する二次元流体セル作製工程
   ３）前記二次元流体セルを加熱して三次元加工する三次元加工工程、
   をこの順で含む三次元流体セルの製造方法。
2. 前記熱収縮性フィルムが、未延伸の熱可塑性樹脂フィルムである請求項１に記載の三次元流体セルの製造方法。
3. 前記熱収縮性フィルムが、０％を超え３００％以下延伸された熱可塑性樹脂フィルムである請求項１に記載の三次元流体セルの製造方法。
4. 前記プラスチック基板のすべてが、熱収縮率が５％以上７５％以下を満たす熱収縮性フィルムである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の三次元流体セルの製造方法。
5. 前記三次元加工工程が、加熱による前記プラスチック基板の収縮を伴う三次元加工工程である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の三次元流体セルの製造方法。
6. 少なくとも一枚の前記プラスチック基板の収縮後の厚みが１０μｍ〜５００μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の三次元流体セルの製造方法。
7. 前記流体が液晶組成物である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の三次元流体セルの製造方法。
8. 前記二次元流体セル作製工程における前記流体層の封止が、少なくとも二枚の前記プラスチック基板の端部における隙間を埋めるように、シール材を配置することによる封止である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の三次元流体セルの製造方法。
9. 前記二次元流体セル作製工程における前記流体層の封止が、少なくとも二枚の前記プラスチック基板の端部を熱融着することによる封止である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の三次元流体セルの製造方法。
10. 前記配置工程が、前記プラスチック基板の一枚の上に流体層を配置した後に、前記プラスチック基板の他の一枚を配置する配置工程である請求項１〜９のいずれか１項に記載の三次元流体セルの製造方法。
11. 前記配置工程が、前記プラスチック基板の一枚と前記プラスチック基板の他の一枚とを隙間を空けて配置した後に、その間に流体層を配置する配置工程である請求項１〜９のいずれか１項に記載の三次元流体セルの製造方法。
12. 前記配置工程が、前記流体層を配置する際に、前記プラスチック基板の一枚および前記プラスチック基板の他の一枚の少なくとも一方またはこれらの隙間に、流体貯留部を設ける、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の三次元流体セルの製造方法。