WO2017155013A1 - プラスチックセルおよびその製造方法 - Google Patents

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平方 純一
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富士フイルム株式会社
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    • G02F1/13775Polymer-stabilized liquid crystal layers

Definitions

  • the present invention relates to a plastic cell using a plastic substrate and a manufacturing method thereof.
  • liquid crystal display devices have evolved into various forms, and a flexible display that is lightweight and can be bent has attracted attention.
  • a liquid crystal cell used for such a flexible display since a glass substrate that has been used in the past is difficult to meet the requirement of being light and bent, various plastic substrates have been studied as alternatives to the glass substrate.
  • liquid crystal cells has been extended to dimming devices used in applications such as packaging, decoration, interior, building materials, and vehicles. Even in these dimming devices, they are light and flexible, and are also two-dimensional. It is also desired to use it as a free shape having irregularities and curved surfaces instead of a flat surface, and a plastic substrate as a substitute for a glass substrate is also required for substrates in these applications.
  • the sealing agent for sealing the liquid crystal compound in the liquid crystal cell also needs to have flexibility.
  • a sealing agent having flexibility for example, a sealing agent using a cured epoxy resin imparted with flexibility in Patent Document 1 is disclosed.
  • an object of the present invention is to provide a plastic cell in which a failure such as bubbles does not occur when a plastic cell using a plastic substrate is sealed by thermal fusion, and a manufacturing method thereof.
  • the present inventor has at least a first sealing portion and a second sealing portion as a sealing portion of the plastic cell, and the first sealing portion is connected to the first plastic substrate.
  • a sealing portion by thermal fusion bonding with the second plastic substrate that is, a sealing portion in which a part of the first plastic substrate or the second plastic substrate is deformed, and the first sealing portion is a sealing portion. It has been found that the occurrence of failures such as bubbles can be suppressed by using a sealed portion that occupies 80% to 99.5% of the total volume. That is, it has been found that the above-described problem can be achieved by the following configuration.
  • the sealing portion has at least a first sealing portion and a second sealing portion;
  • the first sealing portion is a sealing portion in which a part of the first plastic substrate or the second plastic substrate is deformed, and is 80% to 99.5% with respect to the entire volume of the sealing portion.
  • a sealing part occupying The plastic cell in which the second sealing portion is a sealing portion other than the first sealing portion in the sealing portion that seals the fluid layer.
  • At least one of the first plastic substrate and the second plastic substrate has a through hole
  • it has an orientation layer between the first conductive layer and the fluid layer and between the second conductive layer and the fluid layer,
  • Precursor for producing a plastic cell precursor having a first plastic substrate, a first transparent conductive layer, a fluid layer, a second transparent conductive layer, and a second plastic substrate in this order.
  • Production process A sealing step for forming a sealing portion for sealing the fluid layer, in this order, The sealing portion has at least a first sealing portion and a second sealing portion;
  • a manufacturing method of a plastic cell which is a step having a first sealing step for forming a first sealing portion and a second sealing step for forming a second sealing portion in this order.
  • the method further includes the step of forming a through hole in at least one of the first plastic substrate and the second plastic substrate, The method for producing a plastic cell according to [5] or [6], wherein the second sealing step is a step of forming a second sealing portion so as to close the through hole.
  • the precursor preparation step is Forming a first transparent conductive layer on a long first plastic substrate; Forming a second transparent conductive layer on the long second plastic substrate; Disposing a fluid layer on the first transparent conductive layer; and The first plastic substrate on which the first transparent conductive layer and the fluid layer are disposed and the second plastic substrate on which the second transparent conductive layer is disposed are bonded together by roll-to-roll, and the first plastic substrate Producing a long plastic cell precursor in which a first transparent conductive layer, a fluid layer, a second transparent conductive layer, and a second plastic substrate are arranged in this order; The method for producing a plastic cell according to any one of [5] to [8], wherein [10] The manufacturing of the plastic cell according to [9], wherein the first sealing step is a step of continuously forming a plurality of first sealing portions with respect to the long plastic cell precursor.
  • the present invention it is possible to provide a plastic cell in which a failure such as bubbles does not occur when a plastic cell using a plastic substrate is sealed by thermal fusion, and a manufacturing method thereof.
  • FIG. 1 is a schematic top view showing one embodiment of the plastic cell of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic top view showing one embodiment of the plastic cell of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic top view showing one embodiment of the plastic cell precursor used in the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic top view showing one embodiment of the plastic cell unit used in the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic top view showing one embodiment of the plastic cell of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic top view showing one embodiment of the heat source used in the present invention.
  • a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
  • cutting includes “punching” and “cutting”.
  • sealing means a step of sealing the fluid layer so that the fluid in the fluid layer does not leak.
  • the fluid does not necessarily have to be sealed when the sealing portion is manufactured. .
  • the fluid layer only needs to be sealed.
  • the plastic cell of the present invention includes a first plastic substrate, a first transparent conductive layer, a fluid layer, a second transparent conductive layer, and a second plastic substrate in this order. Moreover, the plastic cell of this invention has the sealing part which seals a fluid layer. Further, in the plastic cell of the present invention, the sealing portion has at least a first sealing portion and a second sealing portion, and the first sealing portion is the first plastic substrate or the second sealing portion. A part of the plastic substrate is a deformed sealing part, and the sealing part occupies 80% to 99.5% of the entire volume of the sealing part.
  • the first plastic substrate and the second plastic substrate of the plastic cell of the present invention (hereinafter simply referred to as “plastic substrate” unless otherwise required) have high moldability. It is a board
  • thermoplastic resin As the thermoplastic resin, a polymer resin excellent in optical transparency, mechanical strength, thermal stability and the like is preferable.
  • thermoplastic resin examples include polycarbonate polymers; polyester polymers such as polyethylene terephthalate (PET); acrylic polymers such as polymethyl methacrylate (PMMA); polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymers (AS Styrenic polymers such as resin); and the like.
  • Polyolefins such as polyethylene and polypropylene; polyolefin polymers such as norbornene resins and ethylene / propylene copolymers; amide polymers such as vinyl chloride polymers, nylons and aromatic polyamides; imide polymers; sulfone polymers; Ether sulfone polymer; polyether ether ketone polymer; polyphenylene sulfide polymer; vinylidene chloride polymer; vinyl alcohol polymer; vinyl butyral polymer; arylate polymer; polyoxymethylene polymer; epoxy polymer; And a typical cellulose-based polymer; or a copolymer obtained by copolymerizing monomer units of these polymers.
  • the thermoplastic resin include a polymer obtained by mixing two or more of the polymers exemplified above.
  • Both the first transparent conductive layer and the second transparent conductive layer (hereinafter simply referred to as “transparent conductive layer” unless otherwise required) included in the plastic cell of the present invention are disposed on the plastic substrate. And a conductive layer.
  • “having conductivity” means that the sheet resistance value is 0.1 ⁇ / ⁇ to 10,000 ⁇ / ⁇ , and also includes what is generally called an electric resistance layer.
  • the sheet resistance value is preferably low, specifically preferably 300 ⁇ / ⁇ or less, particularly preferably 200 ⁇ / ⁇ or less, and 100 ⁇ / ⁇ or less. Most preferably.
  • transparent means that the transmittance is 60% or more and 99% or less.
  • the transmittance of the transparent conductive layer is preferably 75% or more, particularly preferably 80% or more, and most preferably 90% or more.
  • Materials that can be used for the transparent conductive layer used in the present invention include metal oxides (Indium Tin Oxide: ITO, etc.), carbon nanotubes (Carbon Nanotube: CNT, Carbon Nanobud: CNB, etc.), graphene, polymer conductors (polyacetylene, Polypyrrole, polyphenol, polyaniline, PEDOT / PSS, etc.), metal nanowires (silver nanowires, copper nanowires, etc.), metal meshes (silver mesh, copper meshes, etc.) and the like can be mentioned.
  • metal oxides Indium Tin Oxide: ITO, etc.
  • carbon nanotubes Carbon Nanotube: CNT, Carbon Nanobud: CNB, etc.
  • graphene polymer conductors (polyacetylene, Polypyrrole, polyphenol, polyaniline, PEDOT / PSS, etc.), metal nanowires (silver nanowires, copper nanowires, etc.), metal meshes (silver mesh, copper meshes, etc
  • PEDOT / PSS refers to a polymer complex in which PEDOT (a polymer of 3,4-ethylenedioxythiophene) and PSS (a polymer of styrene sulfonic acid) coexist.
  • the conductive layer of the metal mesh is preferably formed by dispersing conductive fine particles such as silver and copper in a matrix rather than the conductive layer formed of only metal.
  • Metal oxides such as ITO are ceramic materials, and when molding without using shrinkage as in the prior art, the problem is that cracks are easily formed by the stretching action and the sheet resistance value increases significantly. was there.
  • the present invention can suppress the generation of cracks by utilizing the shrinkage, improves the problem of high sheet resistance, which has been a problem in the past, and can be used as a transparent conductive layer.
  • a conductive layer in which particles such as metal mesh, carbon nanotube, and metal nanowires are dispersed in a matrix follows the shrinkage of the plastic substrate by setting the glass transition temperature (Tg) of the matrix below the shrinkage temperature of the plastic substrate.
  • Tg glass transition temperature
  • an alignment layer may be provided between a transparent conductive layer provided on the plastic substrate and a fluid layer described later.
  • an alignment layer is provided on the outermost surfaces of the first plastic substrate and the second plastic substrate used in the plastic cell, and a function of aligning a fluid layer containing a liquid crystal compound can be provided.
  • the alignment layer used in the present invention may be an alignment layer that horizontally aligns the liquid crystalline composition contained in the fluid layer when no voltage is applied, or an alignment layer that vertically aligns.
  • the material and processing method of the alignment layer are not particularly limited.
  • An alignment layer using a polymer, an alignment layer subjected to a silane coupling process, an alignment layer using a quaternary ammonium salt, and silicon oxide are deposited from an oblique direction.
  • Various alignment layers such as an alignment layer and an alignment layer utilizing photoisomerization can be used.
  • a surface treatment for the alignment layer a surface treatment by rubbing treatment, energy ray irradiation, light irradiation, or the like may be used.
  • a layer using polyamic acid or polyimide As an alignment layer using a polymer, a layer using polyamic acid or polyimide; a layer using modified or non-modified polyvinyl alcohol; a layer using modified or non-modified polyacrylic acid; in the following general formula (I)
  • (meth) acrylic acid is a notation representing acrylic acid or methacrylic acid.
  • R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; M is a proton, an alkali L 0 is a divalent selected from the group consisting of —O—, —CO—, —NH—, —SO 2 —, an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group, and combinations thereof.
  • R 0 is a hydrocarbon group having 10 to 100 carbon atoms or a fluorine atom-substituted hydrocarbon group having 1 to 100 carbon atoms; Cy is an aliphatic ring group, aromatic group or It is a heterocyclic group, preferably having a carbazole group; m is 10 to 99 mol%; and n is 1 to 90 mol%.
  • an alignment layer containing any one of polyimide, compounds represented by the general formulas (I) to (III), and a silane coupling agent is advantageous in terms of alignment ability, durability, insulation, and cost. It is preferable from the viewpoint, and it is particularly preferable to use an alignment layer containing any of polyimide and a compound represented by the general formulas (I) to (III) and having a carbazole group.
  • a photo-alignment layer that enables alignment treatment of liquid crystal by irradiation with polarized and non-polarized ultraviolet (UV) light may be used.
  • UV ultraviolet
  • the fluid layer of the plastic cell of the present invention is not particularly limited as long as it is a fluid continuous material other than gas and plasma fluid.
  • a particularly preferable material state is preferably a liquid and a liquid crystal body, and a fluid layer is most preferably a liquid crystal layer formed using a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound.
  • liquid crystal compounds can be classified into a rod type and a disk type from the shape.
  • Polymer generally refers to a polymer having a degree of polymerization of 100 or more (Polymer Physics / Phase Transition Dynamics, Masao Doi, 2 pages, Iwanami Shoten, 1992).
  • any liquid crystal compound can be used, but a rod-like liquid crystal compound or a discotic liquid crystal compound (discotic liquid crystal compound) is preferably used.
  • Two or more kinds of rod-like liquid crystalline compounds, two or more kinds of disc-like liquid crystalline compounds, or a mixture of a rod-like liquid crystalline compound and a disk-like liquid crystalline compound may be used.
  • the liquid crystal compound is a mixture of two or more, it is preferable that at least one liquid crystal compound has two or more polymerizable groups in one molecule.
  • the plastic cell of the present invention is preferably an embodiment in which the fluid layer is a liquid crystal layer, that is, a liquid crystal cell.
  • the liquid crystal cell is a liquid crystal cell used in a liquid crystal display device used in a flat-screen television, a monitor, a notebook computer, a mobile phone, and the like, and a light intensity applied to interiors, building materials, vehicles, and the like.
  • a liquid crystal cell used for an optical device is also included. That is, it is a general term for devices that drive a liquid crystal composition having a polarizability by adjusting a voltage of a liquid crystal composition or the like sealed between two substrates.
  • IPS In-Plane-Switching: IPS
  • vertical alignment type Virtual Alignment: VA
  • twisted nematic type Twisted Nematic: TN
  • super twisted nematic type TW
  • Various methods including STN can be used.
  • a dye molecule used for changing the intensity of light in the light control element may be used in combination.
  • a backlight member may be provided outside or attached to the outside of the liquid crystal cell.
  • a polarizing plate member may be provided outside or attached to the outside of the liquid crystal cell.
  • the plastic cell of this invention has the sealing part which seals the fluid layer mentioned above.
  • the sealing portion has at least a first sealing portion and a second sealing portion.
  • the first sealing portion is a sealing portion in which a part of the first plastic substrate or the second plastic substrate is deformed, and with respect to the entire volume of the sealing portion.
  • the sealing portion occupies 80% to 99.5%
  • the second sealing portion is a sealing portion other than the first sealing portion in the entire sealing portion that seals the fluid layer.
  • the sealing portion refers to the first plastic substrate, the first transparent conductive layer, the fluid layer, the second transparent conductive layer, and the second of the portions surrounding the fluid layer in the plastic cell.
  • the plastic substrate In the laminated structure of the plastic substrate, it means a part other than the part sandwiching the fluid layer from above and below.
  • the sealing portion is formed by heat-sealing the first plastic substrate and the second plastic substrate described above, the plastic substrate and the sealing portion cannot be distinguished depending on the material.
  • a region protruding or recessed in a direction perpendicular to the plane of the substrate is defined as a sealing portion.
  • the fluid layer contained therein is not leaked by the sealing portion, and generation of bubbles or the like in the fluid layer can be suppressed. That is, after forming the first sealing portion by heat fusion occupying 80% to 99.5% of the volume of the entire sealing portion, the bubbles existing in the fluid layer are released, and the bubbles The second sealing portion can be formed while suppressing the occurrence of.
  • a mode of the sealing portion for example, a mode having the first sealing portion 10 and the second sealing portion 20 as in the plastic cell 100 shown in FIG.
  • the first sealing portion is a sealing portion formed by heat-sealing the first plastic substrate and the second plastic substrate described above, that is, one of the first plastic substrate and the second plastic substrate.
  • the portion is a deformed sealing portion and occupies 80% to 99.5% of the entire volume of the sealing portion.
  • the proportion of the first sealing portion is preferably 83% to 99.5%, and more preferably 87% to 99.5%.
  • a 2nd sealing part is sealing parts other than the 1st sealing part mentioned above in the whole sealing part which seals a fluid layer.
  • the method for forming the second sealing portion is not particularly limited, and may be sealing by heat fusion or sealing using a sealing material or an adhesive.
  • the unsealed portion of the fluid layer is sealed, and a part of the region is in contact with a part of the first sealed portion.
  • a second sealing portion may be formed.
  • the overlapping part is The first sealing portion.
  • the first sealing portion and the second sealing portion are formed on the plastic substrate or the first sealing portion after the fluid layer is sealed with the first sealing portion 10 as shown in FIG.
  • a through-hole 30 leading to the conductive layer may be formed in the sealing portion, and the second sealing portion 20 may be formed so as to close the hole.
  • the formation method of the through-hole 30 Various well-known methods can be used.
  • the second sealing portion may be formed in a state where the internal pressure of the plastic cell is increased.
  • the method for increasing the internal pressure include a method of uniformly pressing the plastic cell, a method of relatively increasing the internal pressure by reducing the pressure of the system including the plastic cell, and the like.
  • the planar shape of the plastic cell of the present invention may be rectangular. There are no restrictions on the size of the square or rectangle.
  • the plastic cell of the present invention may have a planar shape other than a rectangle.
  • it may be a circle, an ellipse, a triangle, a polygon more than a pentagon, a free shape combining straight lines and curves, and if the periphery of a plastic cell is sealed, the inside will be like a donut shape. It may be a hollow shape.
  • the plastic cell of this invention can use a elongate film as a 1st plastic substrate and a 2nd plastic substrate, after setting it as a plastic cell, it is set as the roll form wound up by the longitudinal direction. You can also. This can contribute to packing, shipping, transportation, etc. of the plastic cell of the present invention.
  • an electrode connected to the transparent conductive layer may be attached via a conductive material.
  • a method of attachment for example, a method of producing a plastic cell after attaching an electrode to a transparent conductive layer on a plastic substrate in advance; after producing a plastic cell, a conductive material such as silver paste for connection to the transparent conductive layer A method of connecting to a lead terminal using a material, a conductive tape or the like; forming a first sealing portion by heat fusion, connecting a lead terminal to an unsealed portion of the transparent conductive layer, and then a second sealing And a method of attaching an electrode while closing an unsealed portion by forming a portion.
  • the plastic cell manufacturing method of the present invention includes a first plastic substrate, a first transparent conductive layer, a fluid layer, and a second transparent conductive layer. And a second plastic substrate, in this order, a precursor production step for producing a plastic cell precursor, and a sealing step for forming a sealing portion for sealing the fluid layer.
  • the precursor production step of the manufacturing method of the present invention includes a first plastic substrate, a first transparent conductive layer, a fluid layer, a second transparent conductive layer, and a second plastic substrate in this order. It is a process of producing the laminated body which has. That is, the laminate (plastic cell precursor) produced in the precursor production process is in a state where the periphery of the fluid layer is not sealed.
  • the first plastic substrate and the second plastic substrate may be long. If it is long, the plastic cell of the present invention can be continuously produced.
  • the precursor manufacturing step is a step of forming a first transparent conductive layer on the long first plastic substrate (hereinafter also referred to as “conductive layer arranging step 1”). ), A step of forming a second transparent conductive layer on the long second plastic substrate (hereinafter also referred to as “conductive layer disposing step 2”); A step of disposing a fluid layer on the first transparent conductive layer (hereinafter also referred to as “fluid layer disposing step”), and The first plastic substrate on which the first transparent conductive layer and the fluid layer are disposed and the second plastic substrate on which the second transparent conductive layer is disposed are bonded together by roll-to-roll, and the first plastic substrate And a step of producing a long plastic cell precursor in which a first transparent conductive layer, a fluid layer, a second transparent conductive layer, and a second plastic substrate are arranged in this order (hereinafter, “ It is also abbreviated as “laminated body manufacturing step” In the following, conductive layer placement step 1 and conductive
  • the conductive layer arranging step 1 of the production method of the present invention is a step of arranging the first transparent conductive layer on the long first plastic substrate, and the conductive layer arranging step 2 is the long second shape.
  • the second transparent conductive layer is disposed on the plastic substrate.
  • the method of disposing the transparent conductive layer on the plastic substrate is not particularly limited, and the material that can be used for the transparent conductive layer described in the plastic cell of the present invention is disposed by a method such as coating, vapor deposition, or printing. Can do.
  • the fluid layer arrangement step of the manufacturing method of the present invention is a step of arranging a fluid layer on the first transparent conductive layer.
  • the method of disposing the fluid layer on the first transparent conductive layer is not particularly limited, and various known methods such as coating, dipping, and injection utilizing capillary action can be used.
  • the laminate manufacturing process of the manufacturing method of the present invention includes a first plastic substrate on which a first transparent conductive layer and a fluid layer are disposed, and a second plastic substrate on which a second transparent conductive layer is disposed. , And a roll-to-roll process to produce a long laminate.
  • the method of bonding by roll-to-roll is not particularly limited.
  • the first plastic substrate on which the first transparent conductive layer and the fluid layer are arranged, and the second on which the second transparent conductive layer is arranged For example, a method in which the plastic substrate is bonded to each other through a nip roll can be used.
  • the sealing step of the manufacturing method of the present invention includes the first plastic substrate and the second plastic so that the sealing portion occupies 80% to 99.5% with respect to the entire volume of the sealing portion. It is a process including a first sealing step for forming a first sealing portion and a second sealing step for forming a second sealing portion in this order by heat-sealing the substrate.
  • the method of heat fusion is not particularly limited as long as a method of giving energy necessary for heat fusion to the plastic substrate is used. Specific examples include a method in which a high-temperature metal element is brought into contact with a plastic substrate, a method in which a COx laser is condensed and applied to the plastic substrate, and a method in which ultrasonic waves are applied to the plastic substrate.
  • first sealing step In the first sealing step, the first plastic substrate and the second plastic substrate are thermally melted so that the sealing portion occupies 80% to 99.5% of the entire volume of the sealing portion. This is the process of wearing.
  • the first sealing portion is preferably a sealing portion that occupies 83% to 99.5% with respect to the entire volume of the sealing portion. It is more preferable that the sealing portion occupies 99.5%.
  • the first sealing step may be performed a plurality of times on the plastic cell precursor. That is, you may form a several 1st sealing part continuously with respect to a plastic precursor. Thereafter, a second sealing step described later may be performed a plurality of times to form a plurality of second sealing portions.
  • a 2nd sealing process is a process of forming a 2nd sealing part with respect to the area
  • the method for forming the second sealing portion is not particularly limited, and may be sealing by heat fusion or sealing using a sealing material or an adhesive.
  • the second sealing portion may be formed so as to seal the unsealed portion of the fluid layer and so that a part of the region is in contact with a part of the first sealing portion. Good.
  • a through hole is formed in the plastic substrate or the first sealing portion, and a second sealing portion is formed so as to close the hole. Also good.
  • the method for forming the through hole is not particularly limited, and various known methods can be used.
  • the manufacturing method of this invention may have the process of extracting the bubble in a fluid layer between a 1st sealing process and a 2nd sealing process in a sealing process. Moreover, it is good also as a state which raised the internal pressure of the plastic cell from a viewpoint of making it easy to extract a bubble or preventing re-mixing of the extracted bubble. Further, the internal pressure may be continuously increased from the step of extracting bubbles to the second sealing step. Examples of the method for increasing the internal pressure include a method of uniformly pressing the plastic cell, a method of relatively increasing the internal pressure by reducing the pressure of the system including the plastic cell, and the like.
  • the first sealing step when a plurality of first sealing portions are continuously formed on the long plastic cell precursor, the first sealing step and the first sealing step between the two sealing steps, a cutting step of cutting a long plastic cell precursor between the plurality of first sealing portions to produce a plastic cell unit may be further included.
  • the first sealing step is continuously performed on the long plastic precursor 101 to form a plurality of first sealing portions 10.
  • each plastic precursor is cut outside the first sealing portion to produce a plastic cell unit 102 having at least one first sealing portion 10, as shown in FIG. It is good also as a process of implementing the 2nd sealing process for every plastic cell, producing the 2nd sealing part 20, and producing the several plastic cell 100, respectively.
  • Example 1 ⁇ Preparation of transparent conductive layer> A transparent conductive layer was produced on the surface of polycarbonate (PC-2151, thickness 250 ⁇ m, width 1.05 m) manufactured by Teijin Limited using Ag nanowires by the method described in Example 1 of US2013 / 0341074. And the laminated body by which the plastic substrate which consists of polycarbonate and the transparent conductive layer which consists of Ag nanowire was laminated
  • PC-2151 thickness 250 ⁇ m, width 1.05 m
  • a polyamic acid alignment layer coating solution (JALS684 manufactured by JSR) was applied as a liquid crystal alignment agent onto the laminate thus produced using a bar coater # 1.6. Thereafter, the film was dried at a film surface temperature of 80 ° C. for 3 minutes to produce an alignment layer 101. At this time, the film thickness of the alignment layer was 60 nm. Two sets of the laminated body in which the plastic substrate, the transparent conductive layer, and the alignment layer were laminated in this order were prepared as rolls having a length of 50 m.
  • spacer layer dispersion was prepared according to the following formulation. ⁇ Formulation of spacer layer dispersion ⁇ Bead spacer SP-208 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) 100 parts by mass methyl isobutyl ketone solid content: 0.2% amount ⁇ ⁇
  • the prepared spacer layer dispersion was applied on each of two sets of laminates on which alignment layers were laminated using an applicator with a clearance of 100 ⁇ m. Then, it heated so that film surface temperature might be 60 degreeC, and it dried for 1 minute, and produced two sets of the laminated bodies which have a spacer layer as a 50-m-long roll.
  • a liquid crystal layer composition was prepared according to the following formulation.
  • ⁇ Liquid crystal layer composition ⁇ ZLI2806 (manufactured by Merck) 100 parts by mass cholesteric nonanate (manufactured by Tokyo Chemical Industry) 1.74 parts by mass G-472 (manufactured by Hayashibara) 3.00 parts by mass -------- ⁇
  • the first sealing portion was formed by heat-sealing two plastic substrates. At this time, the first sealing portion was not formed in the portion corresponding to the gap of the heat source.
  • several bubbles having a diameter of about 1 mm were generated in the gap portion of the heat source.
  • the plastic cell precursor was cut at the central portion between the two first sealing portions to produce a plastic cell unit.
  • a linear heat source having a length of 6 cm, a width of 1 cm, and a temperature of 280 ° C. is contacted from above and below for 5 seconds to the portion where the first sealing portion of the plastic cell unit thus formed is not formed.
  • a second sealing portion was formed by heat-sealing two plastic substrates so as to be in contact with the stop portion, and a plastic cell 1 as shown in FIG. 5 was produced.
  • the second sealing portion was formed while applying pressure slightly above and below the plastic cell to push out several bubbles having a diameter of about 1 mm to the outside of the plastic cell.
  • the ratio of the 1st sealing part with respect to the whole sealing part was 98.3%.
  • Example 2 In Example 1, the first sealing portion is formed to completely seal the liquid crystal layer in the same procedure except that the heat source for forming the first sealing portion is a heat source having no gap. did. At this time, several bubbles having a diameter of about 1 mm were generated in the liquid crystal layer.
  • the plastic cells 1, 2 and 3 produced as described above can extrude bubbles outside the cell without leaking the liquid crystal composition inside the cell to the outside of the cell when forming the second sealing portion. did it. Moreover, even if these plastic cells were bent at 90 ° near the center for confirmation of flexibility, it was confirmed that there was no leakage of the liquid crystal composition inside, and there was no problem in the sealed portion.
  • the production of the plastic cell 4 was attempted in the same manner except that the heat source for forming the sealed portion was 92 cm long and 1 cm wide.
  • the volume of the first sealing portion is small and the opening portion of the plastic cell is large, and air bubbles are pushed outside the plastic cell when forming the second sealing portion, the inside of the plastic cell The liquid crystal composition leaked to the outside of the cell.
  • the portion where the liquid crystal composition in the cell was insufficient became bubbles, and the plastic cell 4 contained bubbles.
  • the ratio of the 1st sealing part with respect to the whole sealing part was 74.4%.

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Abstract

本発明は、プラスチック基板を用いたプラスチックセルを熱融着によって封止した際に気泡等の故障が発生しないようなプラスチックセル、および、その製造方法を提供することを課題とする。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、をこの順に有し、更に、流体層を封止する封止部分を有し、封止部分が、少なくとも第1の封止部分と第2の封止部分とを有し、第1の封止部分が、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た封止部分であり、かつ、封止部分の全体の体積に対して80%~99.5%を占める封止部分であり、第2の封止部分が、流体層を封止する封止部分における第1の封止部分以外の封止部分である、プラスチックセルである。

Description

プラスチックセルおよびその製造方法
 本発明は、プラスチック基板を用いたプラスチックセルとそ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、液晶セルの用途は、包装、装飾、インテリア、建材、車両などの用途で用いられる調光装置にも広がっており、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、さらには2次元平面ではなく、凹凸や曲面をもつ自由な形状として用いることも望まれており、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。
 一方、フレキシブル性を持つ液晶セルを作製しようとした場合には、その液晶セル中の液晶性化合物を封止するシール剤もフレキシブル性を持つ必要がある。
 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。
特開昭62-18523号公報
 一方でプラスチック基板を用いた際には、上下のプラスチック基板を熱融着することで、液晶セルの封止を行うことが考えられる。
 しかしながら、熱融着によって封止を行った場合には、その封止方法によっては、プラスチック基板が物理的に圧着されたり、曲げられたりする影響によって外部からセル内部に気泡等が混入することが分かり、また、封止時の加熱による、ガス成分のプラスチック基板からの発生等の理由により、セル内部に気泡等が入ってしまうことが分かった。
 そこで、本発明は、プラスチック基板を用いたプラスチックセルを熱融着によって封止した際に気泡等の故障が発生しないようなプラスチックセル、および、その製造方法を提供することを課題とする。
 本発明者は、鋭意検討の結果、プラスチックセルの封止部分が、少なくとも第1の封止部分と第2の封止部分とを有し、第1の封止部分を第1のプラスチック基板と第2のプラスチック基板との熱融着による封止部分、すなわち、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た封止部分とし、この第1の封止部分を封止部分全体の体積に対して80%~99.5%を占める封止部分とすることで、気泡等の故障の発生を抑制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] 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、
 更に、流体層を封止する封止部分を有し、
 封止部分が、少なくとも第1の封止部分と第2の封止部分とを有し、
 第1の封止部分が、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た封止部分であり、かつ、封止部分の全体の体積に対して80%~99.5%を占める封止部分であり、
 第2の封止部分が、流体層を封止する封止部分における第1の封止部分以外の封止部分である、プラスチックセル。
 [2] 第1の封止部分の一部と、第2の封止部分の一部とが接している、[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の少なくとも一方が、貫通孔を有し、
 第2の封止部分が、貫通孔を塞ぐように形成されている、[1]に記載のプラスチックセル。
 [4] 更に、第1の導電層と流体層との間、および、第2の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]~[3]のいずれかに記載の流体セル。
 [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、をこの順に有するプラスチックセル前駆体を作製する前駆体作製工程と、
 流体層を封止する封止部分を形成する封止工程と、をこの順に有し、
 封止部分が、少なくとも第1の封止部分と第2の封止部分とを有し、
 封止工程が、封止部分の全体の体積に対して、80%~99.5%を占める封止部分となるように、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熱融着により、第1の封止部分を形成する第1の封止工程と、第2の封止部分を形成する第2の封止工程と、をこの順に有する工程である、プラスチックセルの製造方法。
 [6] 第1の封止工程と第2の封止工程との間に、更に、
 流体層中の気泡を抜き取る工程を有する、[5]に記載のプラスチックセルの製造方法。
 [7] 第2の封止工程が、第2の封止部分の一部を第1の封止部分の一部に接するように形成する工程である、[5]または[6]に記載のプラスチックセルの製造方法。
 [8] 更に、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少なくとも一方に貫通孔を形成する工程を含み、
 第2の封止工程が、貫通孔を塞ぐように第2の封止部分を形成する工程である、[5]または[6]に記載のプラスチックセルの製造方法。
 [9] 前駆体作製工程が、
 長尺状の第1のプラスチック基板上に、第1の透明導電層を形成する工程、
 長尺状の第2のプラスチック基板上に、第2の透明導電層を形成する工程、
 第1の透明導電層の上に、流体層を配置する工程、ならびに、
 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、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がこの順に配置された長尺状のプラスチックセル前駆体を作製する工程、
 を含む工程である、[5]~[8]のいずれかに記載のプラスチックセルの製造方法。
 [10] 第1の封止工程が、長尺状のプラスチックセル前駆体に対し、連続的に複数の第1の封止部分を形成する工程である、[9]に記載のプラスチックセルの製造方法。
 [11] 第1の封止工程の後であって、第2の封止工程の前に、更に、
 複数の第1の封止部分の間で長尺状のプラスチックセル前駆体を裁断し、プラスチックセル単位を作製する裁断工程を有する、[10]に記載のプラスチックセルの製造方法。
 本発明によれば、プラスチック基板を用いたプラスチックセルを熱融着によって封止した際に気泡等の故障が発生しないようなプラスチックセル、および、その製造方法を提供することができる。
図1は、本発明のプラスチックセルの一態様を示す模式的な上面図である。 図2は、本発明のプラスチックセルの一態様を示す模式的な上面図である。 図3は、本発明に用いられるプラスチックセル前駆体の一態様を示す模式的な上面図である。 図4は、本発明に用いられるプラスチックセル単位の一態様を示す模式的な上面図である。 図5は、本発明のプラスチックセルの一態様を示す模式的な上面図である。 図6は、本発明に用いられる熱源の一態様を示す模式的な上面図である。
 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、「裁断」には「打ち抜き」および「切り出し」等も含むものとする。
 本明細書において「封止」とは、流体層中の流体が漏れないように、流体層を密閉する工程を意味する。ただし、本明細書の説明において「封止部分」(例えば、第1の封止部分など)といった場合には、その封止部分を作製した際には、必ずしも流体が密閉されていなくてもよい。最終的なプラスチックセルを作製した場合に、流体層が密閉されていればよい。
<プラスチックセル>
 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、流体層を封止する封止部分を有する。
 更に、本発明のプラスチックセルは、封止部分が、少なくとも第1の封止部分と第2の封止部分とを有し、第1の封止部分が、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た封止部分であり、かつ、封止部分の全体の体積に対して80%~99.5%を占める封止部分である。
〔プラスチック基板〕
 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。
 上記熱可塑性樹脂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。
〔透明導電層〕
 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。
 本発明に用いられる透明導電層において、「透明」とは、透過率が60%以上99%以下であることを意味する。
 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。
 本発明に用いられる透明導電層に使用できる素材としては、金属酸化物(IndiumTin Oxide:ITOなど)、カーボンナノチューブ(Carbon Nanotube:CNT、Carbon Nanobud:CNBなど)、グラフェン、高分子導電体(ポリアセチレン、ポリピロール、ポリフェノール、ポリアニリン、PEDOT/PSSなど)、金属ナノワイヤー(銀ナノワイヤー、銅ナノワイヤーなど)、メタルメッシュ(銀メッシュ、銅メッシュなど)などを挙げることができる。
 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。
 ITOなどの金属酸化物は、セラミック材料であり、従来技術のように、収縮を利用せずに成型する場合には、延伸作用によって、簡単にクラックが形成されてシート抵抗値が著しく上昇する問題があった。一方、本発明は収縮を利用することでクラックの発生を抑制でき、従来問題になっていた高いシート抵抗値を示す問題を改良し、透明導電層として用いることが可能になる。
 メタルメッシュ形態、カーボンナノチューブ形態、金属ナノワイヤー等の粒子をマトリクスに分散した導電層は、マトリクスのガラス転移温度(Tg)をプラスチック基板の収縮温度以下とすることで、プラスチック基板の収縮に追随しやすくすることが可能であり、金属酸化物や高分子導電体を用いた導電層よりも、シワの発生を抑制することができ、ヘイズの上昇を抑えることができるため好ましい。
〔配向層〕
 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。
 本発明に用いられる配向層は、電圧無印加時に、流体層に含まれる液晶性組成物を水平配向させる配向層でも、垂直配向させる配向層でもよい。
 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。
 ポリマーを用いた配向層としては、ポリアミック酸またはポリイミドを用いた層;変性または無変性のポリビニルアルコールを用いた層;変性または無変性のポリアクリル酸を用いた層;下記一般式(I)で表される繰り返し単位と、下記一般式(II)で表される繰り返し単位と、下記一般式(III)で表される繰り返し単位のいずれかを含む(メタ)アクリル酸コポリマーを用いた層;のいずれかであることが好ましい。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 ここで、一般式(I)~(III)中、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子または炭素原子数が1乃至6のアルキル基であり;Mは、プロトン、アルカリ金属イオンまたはアンモニウムイオンであり;Lは、-O-、-CO-、-NH-、-SO-、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であり;Rは、炭素原子数が10乃至100の炭化水素基または炭素原子数が1乃至100のフッ素原子置換炭化水素基であり;Cyは、脂肪族環基、芳香族基または複素環基であり、特にカルバゾール基を有することが好ましく;mは、10乃至99モル%であり;そして、nは、1乃至90モル%である。
 これらのうち、ポリイミド、一般式(I)~(III)で表される化合物、および、シランカップリング剤のいずれかを含む配向層を用いることが、配向能力、耐久性、絶縁性、コストの観点から好ましく、特にポリイミド、および、一般式(I)~(III)で表され、かつ、カルバゾール基を有する化合物のいずれかを含む配向層を用いることが好ましい。
 また配向層としては、偏光および非偏光の紫外線(UV)光の照射によって液晶の配向処理が可能となる光配向層を用いてもよい。
〔流体層〕
 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。
 本発明のプラスチックセルは、上述した流体層が液晶層である態様、すなわち、液晶セルであることが好ましい。
 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。
 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。
 また、本発明のプラスチックセルのセル内部においては、調光素子において光の強弱を変化させるために用いられる色素分子などを併用してもよい。
 また、液晶セルの構成に応じて、液晶セルの外部にバックライト部材や偏光板部材や表面反射を制御する部材などを併設あるいは貼合によって用いてもよい。
〔封止部分〕
 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。
 また、本発明においては、封止部分が、少なくとも第1の封止部分と第2の封止部分とを有する。
 更に、本発明においては、第1の封止部分が、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た封止部分であり、かつ、封止部分の全体の体積に対して80%~99.5%を占める封止部分であり、第2の封止部分が、流体層を封止する封止部分の全体における第1の封止部分以外の封止部分である。
 なお、封止部分とは、プラスチックセル中の流体層を囲う部分のうち、上述した第1のプラスチック基板、第1の透明導電層、流体層、第2の透明導電層、および、第2のプラスチック基板の積層構造において、流体層を上下から挟み込んでいる部分以外の部分を意味する。ただし、封止部分が、上述した第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熱融着により形成されている場合は、素材によってはプラスチック基板と封止部分との区別が付かないため、プラスチック基板の平面に対して、垂直方向に突出または凹んでいる領域を封止部分とする。
 本発明のプラスチックセルは、封止部分によって内部に含む流体層を漏らさず、かつ流体層中に気泡等の発生を抑制することができる。
 すなわち、封止部分全体の体積に対して、80%~99.5%を占める熱融着による第1の封止部分を形成した後に、流体層中に存在する気泡を逃しつつ、かつ、気泡の発生を抑制しつつ、第2の封止部分を形成することができる。
 封止部分の具体的態様としては、例えば、図1に示すプラスチックセル100のように、第1の封止部分10と、第2の封止部分20を有する態様が挙げられる。
{第1の封止部分}
 第1の封止部分は、上述した第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形成される封止部分、すなわち、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た封止部分であり、封止部分の全体の体積に対して、80%~99.5%を占めている。第1の封止部分の占める割合は、83%~99.5%であることが好ましく、87%~99.5%であることがより好ましい。
 第1の封止部分の占める割合を80%以上とすることで、後述の第2の封止部分を形成する前に流体層が漏れてしまうことを抑制することができる。
 また、第1の封止部分の占める割合を99.5%以下とすることで、第1の封止部分を形成した後に、流体層中に気泡が存在する場合、その気泡を取り除いてから第2の封止部分を形成することができる。
{第2の封止部分}
 第2の封止部分は、流体層を封止する封止部分の全体における、上述した第1の封止部分以外の封止部分である。第2の封止部分の形成方法は特に限定はなく、熱融着による封止でもよいし、シール材や接着剤を使用した封止でもよい。
 本発明においては、第1の封止部分を形成した後に、流体層の未封止部分を封止するように、かつ、一部の領域が第1の封止部分の一部に接するように第2の封止部分を形成してもよい。なお、本発明においては、図1に示すように、第1の封止部分10の一部と第2の封止部分20の一部とが重なり合うように接している場合、重なり合っている部分は、第1の封止部分であるとみなす。
 また、本発明においては、第1の封止部分および第2の封止部分は、図2に示すように、流体層を第1の封止部分10で封止した後に、プラスチック基板または第1の封止部分に、導通層に通じる貫通孔30を開け、その穴を塞ぐように第2の封止部分20を形成してもよい。貫通孔30の形成方法としては特に限定はなく、各種公知の方法を用いることができる。
 また、気泡を逃がしやすくする観点から、プラスチックセルの内圧を高めた状態で第2の封止部分を形成してもよい。内圧を高める方法としては、プラスチックセルを均一に押す方法、プラスチックセルを含む系を減圧にすることで相対的に内圧を高くする方法等が挙げられる。
 本発明のプラスチックセルは、平面形状を、矩形状としてもよい。正方形でも長方形でも、また大きさについても制限はない。
 また、本発明のプラスチックセルは、平面形状を、矩形以外の形状としてもよい。例えば円形、楕円形、三角形、五角形以上の多角形としてもよいし、直線および曲線を組み合わせた自由な形状、またプラスチックセルの周囲が封止されているのであれば、ドーナツ型のように内部がくりぬかれた形状としてもよい。
 更に、本発明のプラスチックセルは、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として長尺状のフィルムを用いることができることから、プラスチックセルとした後に、長手方向に巻き取られたロール形態とすることもできる。これは本発明のプラスチックセルの梱包、出荷、輸送などに寄与することができる。
〔電極〕
 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、導電材料を介して取りつけてもよい。
 取り付け方としては、例えば、プラスチック基板上の透明導電層に、あらかじめ電極を取り付けた上でプラスチックセルを作製する方法;プラスチックセルを作製した後に、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;熱融着による第1の封止部分を形成し、未封止部分の透明導電層にリード端子を接続した後に第2の封止部分を形成することで未封止部分を塞ぎつつ電極を取り付ける方法;などが挙げられる。
<プラスチックセルの製造方法>
 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、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、をこの順に有するプラスチックセル前駆体を作製する前駆体作製工程と、流体層を封止する封止部分を形成する封止工程とをこの順に有する。
〔前駆体作製工程〕
 本発明の製造方法が有する前駆体作製工程は、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、をこの順に有する積層体を作製する工程である。すなわち、前駆体作製工程で作製される積層体(プラスチックセル前駆体)は、流体層の周囲を封止していない状態である。
 プラスチックセル前駆体を作製する工程において、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は長尺状であってもよい。長尺状とするとで、本発明のプラスチックセルを連続的に生産することができる。
 プラスチック基板が長尺状である場合、前駆体作製工程は、長尺状の第1のプラスチック基板上に、第1の透明導電層を形成する工程(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上に、第2の透明導電層を形成する工程(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。)、ならびに、
 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、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がこの順に配置された長尺状のプラスチックセル前駆体を作製する工程(以下、「積層体作製工程」とも略す。)を含む。
 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。
{導電層配置工程}
 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。
{流体層配置工程}
 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。
{積層体作製工程}
 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。
〔封止工程〕
 本発明の製造方法が有する封止工程は、封止部分の全体の体積に対して、80%~99.5%を占める封止部分となるように、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熱融着により、第1の封止部分を形成する第1の封止工程と、第2の封止部分を形成する第2の封止工程と、をこの順に含む工程である。
 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。
{第1の封止工程}
 第1の封止工程は、封止部分の全体の体積に対して、80%~99.5%を占める封止部分となるように、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させる工程である。
 また、第1の封止工程は、第1の封止部分が、封止部分の全体の体積に対して、83%~99.5%を占める封止部分となることが好ましく、87%~99.5%を占める封止部分となることがより好ましい。
 また、長尺状のプラスチック基板を用いる場合、プラスチックセル前駆体に対して、複数回第1の封止工程を実施してもよい。すなわち、プラスチック前駆体に対して、複数個の第1の封止部分を連続的に形成してもよい。その後、後述の第2の封止工程を複数回実施し、複数個の第2の封止部分を形成してもよい。
{第2の封止工程}
 第2の封止工程は、第1の封止部分が形成されていない領域(未封止部分)に対して、第2の封止部分を形成する工程である。
 第2の封止部分の形成方法は特に限定はなく、熱融着による封止でもよいし、シール材や接着剤を使用した封止でもよい。
 本発明においては、流体層の未封止部分を封止するように、かつ、一部の領域が第1の封止部分の一部に接するように第2の封止部分を形成してもよい。
 また、流体層を第1の封止部分で完全に封止した後に、プラスチック基板または第1の封止部分に貫通孔を開け、その穴を塞ぐように第2の封止部分を形成してもよい。
 貫通孔の形成方法としては特に限定はなく、各種公知の方法を用いることができる。
 〔気泡を抜き取る工程〕
 本発明の製造方法は、封止工程において、第1の封止工程と第2の封止工程との間に、流体層中の気泡を抜き取る工程を有していてもよい。
 また、気泡を抜き取りやすくする、または、抜き取った気泡の再混入を防ぐ観点から、プラスチックセルの内圧を高めた状態としてもよい。
 また、気泡を抜き取る工程から、第2の封止工程まで継続して内圧を高めた状態としてもよい。
 内圧を高める方法としては、プラスチックセルを均一に押す方法、プラスチックセルを含む系を減圧にすることで相対的に内圧を高くする方法等が挙げられる。
 〔裁断工程〕
 本発明の製造方法は、第1の封止工程において、長尺状のプラスチックセル前駆体に対して連続的に複数の第1の封止部分を形成した場合、第1の封止工程と第2の封止工程との間に、複数の第1の封止部分の間で長尺状のプラスチックセル前駆体を裁断し、プラスチックセル単位を作製する裁断工程をさらに含んでいてもよい。
 例えば、図3に示すように、長尺状のプラスチック前駆体101に対し、連続的に第1の封止工程を実施し、複数の第1の封止部分10を形成した後に、図4に示すように、第1の封止部分の外側でプラスチック前駆体をそれぞれ裁断し、少なくとも一つの第1の封止部分10を有するプラスチックセル単位102を作製し、図5に示すように、個別のプラスチックセル単位にそれぞれ第2の封止工程を実施し、第2の封止部分20を作成し、複数のプラスチックセル100を作製する工程としてもよい。なお、この時第1の封止工程の後に、一度ロール状態に巻き取ってもよい。
 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]
<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、幅1.05m)の表面に、US2013/0341074号公報の実施例1に記載された方法で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得て、得られた積層体を巻き取り、長さ100mのロールとして作製した。
<配向層の作製>
 上記作製した積層体上に、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、配向層101を作製した。このとき、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、透明導電層および配向層がこの順で積層された積層体を2組、長さ50mのロールとして用意した。
<スペーサー層の作製>
 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
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 作製したスペーサー層分散液を、配向層が積層された積層体2組のそれぞれの上にアプリケータを用いてクリアランス100μmの設定で塗布した。
 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長さ50mのロールとして2組作製した。
<プラスチックセルの作製>
 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
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 上記で作製したスペーサー層を有する積層体の2組のロールを連続的に送り出し、そのうちの一方のロールに上記で作製した液晶層組成物をバーコーターで幅90cmにて連続的に塗工し、その後、塗工していない他方のスペーサー層を有する積層体を重ね合わせ、ニップローラーでロールトゥロールに挟みこむことで、プラスチックセル前駆体を作製した。
 プラスチック前駆体を搬送しながら、図6に示す形状(縦L=90cm、横W=90cm、幅T=1cm、隙間幅B=3cm)で温度250℃の熱源200を上下から5秒間接触させ、2枚のプラスチック基板を熱融着することにより、第1の封止部分を形成した。この時、熱源の隙間に相当する部分は、第1の封止部分が形成されなかった。また、熱源の隙間部分に直径1mm程度の気泡が数個発生した。
 次いで、図3に示すように、第1の封止部分を、それぞれの封止部分の間隔が5cmとなるように、連続的に複数形成した。
 その後、図4に示すように、2つの第1の封止部分の間の中央部で、プラスチックセル前駆体を裁断し、プラスチックセル単位を作製した。
 上記作製したプラスチックセル単位の第1の封止部分が形成されていない部分に対して、長さ6cm、幅1cm、温度280℃の直線状の熱源を上下から5秒間接触させ、第1の封止部分に接するように2枚のプラスチック基板を熱融着することにより第2の封止部分を形成し、図5に示すようなプラスチックセル1を作製した。
 第2の封止部分を形成する際には、わずかにプラスチックセル上下に圧力をかけて直径1mm程度の気泡数個をプラスチックセル外側に押し出しつつ第2の封止部分を形成した。ここで、封止部分全体に対する第1の封止部分の割合は、98.3%であった。
[実施例2]
 実施例1において、第1の封止部分を形成する熱源を、隙間が開いていない熱源とする以外は同様の手順で、液晶層を完全に封止するように第1の封止部分を形成した。この時、液晶層中に直径1mm程度の気泡が数個発生した。
 次に、図2に示すように、一方のプラスチック基板において、第1の封止部分の内側に直径0.5cmの貫通孔を3箇所開けた。
 その後に、わずかにプラスチックセル上下に圧力をかけて気泡をプラスチックセルの外側に押し出しつつ、3箇所の貫通孔に対して直径2cmの大きさにUVシール剤TB1220(スリーボンド製)を置き、UV硬化することで貫通孔を塞ぐように第2の封止部分を形成しプラスチックセル2を作製した。ここで、封止部分全体に対する第1の封止部分の割合は、97.4%であった。
[実施例3]
 実施例1において、第1の封止部分を形成する熱源の形状を、縦L=90cm、横W=90cm、幅T=1cm、一辺のみ隙間幅B=52cmの隙間有、として、第2の封止部分を形成する熱源を、長さ56cm、幅1cmとする以外は同様にして、プラスチックセル3を作製した。ここで、封止部分全体に対する第1の封止部分の割合は、84.4%であった。
 上記のように作製したプラスチックセル1、2および3は、いずれも第2の封止部分を形成する際に、セル内部の液晶組成物をセル外側に漏らさずに気泡をセル外部に押し出すことができた。
 また、これらのプラスチックセルは、フレキシブル性の確認のために中央付近で90°に折り曲げても、いずれも内部の液晶組成物の漏れはなく、封止部分に問題がないことを確認した。
[比較例1]
 実施例1において、第1の封止部分を形成する熱源の形状を、縦L=90cm、横W=90cm、幅T=1cm、一辺のみ隙間幅B=88cmの隙間有、として、第2の封止部分を形成する熱源を、長さ92cm、幅1cmとする以外は同様にして、プラスチックセル4の作製を試みた。
 しかし、第1の封止部分の体積が小さくプラスチックセルの開口部分が大きくなってしまい、第2の封止部分を形成する際に気泡をプラスチックセル外側に押し出そうとすると、プラスチックセル内部の液晶組成物がセル外側に漏れてしまった。
 その結果、セル内部の液晶組成物が不足した部分が気泡となり、プラスチックセル4は気泡を含んでしまった。なお、封止部分全体に対する第1の封止部分の割合は、74.4%であった。
 100  プラスチックセル
 101  プラスチックセル前駆体
 102  プラスチックセル単位
 10   第1の封止部分
 20   第2の封止部分
 30   貫通孔
 200  熱源

Claims (11)

  1.  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、
     更に、前記流体層を封止する封止部分を有し、
     前記封止部分が、少なくとも第1の封止部分と第2の封止部分とを有し、
     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した封止部分であり、かつ、前記封止部分の全体の体積に対して80%~99.5%を占める封止部分であり、
     前記第2の封止部分が、前記流体層を封止する前記封止部分における前記第1の封止部分以外の封止部分である、プラスチックセル。
  2.  前記第1の封止部分の一部と、前記第2の封止部分の一部とが接している、請求項1に記載のプラスチックセル。
  3.  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の少なくとも一方が、貫通孔を有し、
     前記第2の封止部分が、前記貫通孔を塞ぐように形成されている、請求項1に記載のプラスチックセル。
  4.  更に、前記第1の導電層と前記流体層との間、および、前記第2の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1~3のいずれか1項に記載の流体セル。
  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、をこの順に有するプラスチックセル前駆体を作製する前駆体作製工程と、
     前記流体層を封止する封止部分を形成する封止工程と、をこの順に有し、
     前記封止部分が、少なくとも第1の封止部分と第2の封止部分とを有し、
     前記封止工程が、前記封止部分の全体の体積に対して、80%~99.5%を占める封止部分となるように、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の熱融着により、前記第1の封止部分を形成する第1の封止工程と、前記第2の封止部分を形成する第2の封止工程と、をこの順に有する工程である、プラスチックセルの製造方法。
  6.  前記第1の封止工程と前記第2の封止工程との間に、更に、
     前記流体層中の気泡を抜き取る工程を有する、請求項5に記載のプラスチックセルの製造方法。
  7.  前記第2の封止工程が、前記第2の封止部分の一部を前記第1の封止部分の一部に接するように形成する工程である、請求項5または6に記載のプラスチックセルの製造方法。
  8.  更に、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の少なくとも一方に貫通孔を形成する工程を含み、
     前記第2の封止工程が、前記貫通孔を塞ぐように前記第2の封止部分を形成する工程である、請求項5または6に記載のプラスチックセルの製造方法。
  9.  前記前駆体作製工程が、
     長尺状の前記第1のプラスチック基板上に、前記第1の透明導電層を形成する工程、
     長尺状の前記第2のプラスチック基板上に、前記第2の透明導電層を形成する工程、
     前記第1の透明導電層の上に、流体層を配置する工程、ならびに、
     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、前記第1のプラスチック基板と、前記第1の透明導電層と、前記流体層と、前記第2の透明導電層と、前記第2のプラスチック基板とがこの順に配置された長尺状のプラスチックセル前駆体を作製する工程、
     を含む工程である、請求項5~8のいずれか1項に記載のプラスチックセルの製造方法。
  10.  前記第1の封止工程が、前記長尺状のプラスチックセル前駆体に対し、連続的に複数の前記第1の封止部分を形成する工程である、請求項9に記載のプラスチックセルの製造方法。
  11.  前記第1の封止工程の後であって、前記第2の封止工程の前に、更に、
     複数の前記第1の封止部分の間で前記長尺状のプラスチックセル前駆体を裁断し、プラスチックセル単位を作製する裁断工程を有する、請求項10に記載のプラスチックセルの製造方法。
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