JP6531177B2 - 液晶セルおよび3次元構造液晶セル - Google Patents
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Description
また、プラスチック基板は、ガラス基板よりも酸素や水蒸気を遮蔽するガスバリア性に劣っているため、封止のためにガスバリア層を併用することが知られている。
このようなガスバリア層としては、有機層と、無機層とを有するガスバリアフィルムが検討されている(例えば特許文献1)。
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。
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、
さらに、少なくとも一枚のプラスチック基板と、液晶層との間に、親水性基を有する、単官能アクリレートおよび単官能メタクリレートからなる群から選択される少なくとも1種の単官能モノマーを含む組成物が重合したポリマー層を有し、
単官能モノマーの吸収極大波長が190〜250nmである液晶セル。
[2] 単官能モノマーを含む組成物が、熱硬化性および紫外線硬化性のいずれか一方又は両方を示す組成物である[1]に記載の液晶セル。
[3] 単官能モノマーが、2つ以上の親水性基を有する単官能モノマーである[1]または[2]に記載の液晶セル。
[4] 親水性基が、ノニオン性の親水性基である[1]〜[3]のいずれかに記載の液晶セル。
[5] ノニオン性の親水性基が、ヒドロキシル基、置換もしくは無置換のアミノ基、および、ポリエチレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも1種の親水性基である[4]に記載の液晶セル。
[6] 単官能モノマーが、親水性基として、2つ以上のヒドロキシル基を有する単官能モノマーである[1]〜[5]のいずれかに記載の液晶セル。
[7] 単官能モノマーが、親水性基として、ヒドロキシル基と置換もしくは無置換のアミノ基とをいずれも有する単官能モノマーである[1]〜[5]のいずれかに記載の液晶セル。
[8] 単官能モノマーのSP値が、22以上40以下である[1]〜[7]のいずれかに記載の液晶セル。
[9] 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]〜[8]のいずれかに記載の液晶セル。
[10] プラスチック基板の少なくとも一枚が、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]〜[9]のいずれかに記載の液晶セル。
[11] [1]〜[10]のいずれかに記載の液晶セルを、±5〜75%寸法変化させて形成した、3次元構造液晶セル。
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。
本発明において、重合性化合物とは、重合性官能基を有する化合物のことをいい、単量体であっても、ポリマーであってもよい。重合性官能基とは、重合反応に関与する基をいう。
本発明の液晶セルは、少なくとも二枚のプラスチック基板と、液晶層とを有し、また、少なくとも一枚のプラスチック基板と液晶層との間に、親水性基を有する、単官能アクリレートおよび単官能メタクリレートからなる群から選択される少なくとも1種の単官能モノマー(以下、「親水性基を有する単官能(メタ)アクリレート」ともいう。)を含む組成物が重合したポリマー層を有する。
また、本発明の液晶セルは、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。
更に、本発明の液晶セルは、親水性基を有する単官能(メタ)アクリレートの吸収極大波長が190〜250nmである。
図1に示す液晶セル10は、二枚のプラスチック基板1および4と、液晶層3とを有し、さらに、プラスチック基板1と液晶層3との間に、親水性基を有する単官能(メタ)アクリレートを含む組成物が重合したポリマー層2を有する。
また、図1に示す液晶セル10は、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、親水性基を有する単官能(メタ)アクリレートの吸収極大波長が、190〜250nmである。
また、本発明の液晶セル、すなわち、熱収縮率が5%以上75%以下を満たす熱収縮性フィルムをプラスチック基板の少なくとも一枚として有する液晶セルは、熱収縮する前の成型用の液晶セルを意図する。
本発明に用いられるポリマー層は、親水性基を有する単官能(メタ)アクリレートを含む組成物が重合した層であり、親水性基と(メタ)アクリロイル基を含有する化合物に由来する繰り返し単位を含むポリマー層であることが好ましい。
単官能(メタ)アクリレートを用いることにより、熱や紫外線硬化後に形成されるポリマー層に柔軟性を付与できるため、プラスチック基板が延伸又は収縮した際にも、プラスチック基板の変形に追随することができる。
さらに、本発明では、単官能(メタ)アクリレートに親水性基を導入することにより、疎水的な液晶分子がプラスチック基板に溶け込むことを防止できる。
質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用いて、ポリスチレン(PS)換算の値として測定可能である。
本発明に用いられる親水性基を有する単官能(メタ)アクリレートは、少なくとも一つの親水性基を有する。また、2つ以上の親水性基を有しているのも好ましい。
ノニオン性の親水性基としては、ヒドロキシル基、置換もしくは無置換のアミノ基、および、ポリエチレングリコール基の群から選ばれる少なくとも1種の親水性基であることが特に好ましく、ヒドロキシル基、または、ポリエチレングリコール基であることが最も好ましい。
本発明における吸収極大波長は、25℃相対湿度55%の雰囲気下で、分光光度計(UV3150、島津製作所製)を用いて、190〜700nmの範囲透過スペクトルを測定し、光の強度が極小となる波長である。
本発明において、SP値(溶解度パラメータ)は、凝集エネルギー密度の平方根で定義される数値であり、分子間力を表している。SP値はポリマーや溶媒などの低分子化合物の極性を定量化できる一つの表示方法であり、下記に示す計算によっても、あるいは実測によっても得ることができる。
SP値(δ)=(ΔEv/V)1/2
上式において、ΔEvはモル蒸発エネルギーを、Vはモル体積を表す。
本発明でのSP値は全てHoy法により算出した値を用いた。
本発明に用いられるポリマー層は、親水性基を有する単官能(メタ)アクリレートを含む組成物を、プラスチック基板上に直接、または他の層を介して塗布、乾燥、硬化等を行うことで、形成することができる。特に、後述する導電層の上に直接的又は間接的にポリマー層を設置し、さらにポリマー層の上に直接的又は間接的に配向膜を設置する態様で形成することが好ましい。また、上記組成物を別の支持体上で塗布、乾燥、硬化等を行い層形成後、その層を剥離し、プラスチック基板に粘着剤等を介して貼りあわせて形成することもできる。
本発明に用いられる導電層は、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/□であり、一般的には電気抵抗層と呼ばれるものも含む。
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は、シート抵抗値が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/□であることが最も好ましい。
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。
具体的には、プラスチック基板の熱収縮率に対して50%〜150%の熱収縮率であることが好ましく、80〜120%の熱収縮率であることがより好ましく、90〜110%の熱収縮率であることが更に好ましい。
本発明に用いられる配向膜は特に限定はないが、棒状液晶の垂直配向を達成できる化合物を用いた配向膜であることが好ましい。特に好ましい配向膜としては、可溶性ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、(メタ)アクリル酸コポリマー、アルキル基含有アルコキシシラン、アルキル基含有アンモニウム、及びピリジニウムよりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含有することが好ましく、配向膜として、可溶性ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステルから選ばれる少なくとも一種の化合物を含有することが最も好ましい。
本発明に用いられる可溶性ポリイミドは、様々な文献に記載されている。例えば、プラスチックLCDの材料技術と低温プロセス 技術情報協会出版 P.105記載のポリイミドを挙げることができる。
本発明に用いられるポリアミック酸、ポリアミック酸エステルは、様々な文献に記載されている。例えば、特開2014−238564号公報を挙げることができる。
本発明に用いられる(メタ)アクリル酸コポリマーは、様々な文献に記載されている。例えば、特開2002−98828号公報、特開2002−294240号公報等、を挙げることができる。特に好ましくは、カルバゾール基を含有する(メタ)アクリル酸コポリマーを挙げることができる。
本発明に用いられるアルキル基含有アルコキシシランは、様々な文献に記載されている。例えば、特開昭59−60423号公報、特開昭62−269119号公報、特開昭62−269934号公報、特開昭62−270919号公報、WO2012/165354を挙げることができる。特に好ましくは、炭素数8〜18の長鎖アルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基を含有するアルコキシシランを挙げることができる。
本発明に用いられるアルキル基含有アンモニウムは、様々な文献に記載されている。例えば、特開2005−196015号公報を挙げることができる。特に好ましくは、炭素数8〜18の長鎖アルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基を含有するアンモニウムを挙げることができる。
本発明に用いられるピリジニウムは、様々な文献に記載されている。例えば、特開2005−196015号公報、特開2005−272422号公報を挙げることができる。特に好ましくは、特開2005−272422号公報記載の一般式(I)で表されるピリジニウムを挙げることができる。
本発明に用いられる配向膜組成物は、必要に応じてその他の成分を含有していてもよい。かかるその他の成分としては、例えば、上記重合体以外のその他の重合体等が挙げられ、溶液特性や電気特性の改善のために使用することができる。かかるその他の重合体としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン−フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。その他の重合体を配向膜組成物に配合する場合、その配合比率は、配向膜組成物中の重合体成分の合計100質量部に対して、20質量部以下とすることが好ましく、10質量部以下とすることが特に好ましい。
本発明に用いられる配向膜組成物は、上記の重合体、及び、必要に応じて使用されるその他の成分が、好ましくは適当な溶媒中に分散又は溶解してなる液状の組成物として調製される。
使用する有機溶媒としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクタム、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、エチレングリコールモノメチルエーテル、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−ト、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール−n−プロピルエーテル、エチレングリコール−i−プロピルエーテル、エチレングリコール−n−ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。これらは、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
特に好ましい固形分濃度の範囲は、配向膜組成物の用途や、プラスチック基板に配向膜組成物を塗布する際に用いる方法によって異なる。例えば、印刷法による場合には、固形分濃度を3〜9質量%の範囲とし、それにより溶液粘度を12〜50mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。インクジェット法による場合には、固形分濃度を1〜5質量%の範囲とし、それにより、溶液粘度を3〜15mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。本発明の配向膜組成物を乾燥する際の温度は、好ましくは60〜140℃であり、特に好ましくは80〜130℃である。
本発明の液晶セルは、3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、プラスチック基板を用いる。
液晶セルを3次元的に成型する際に、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。
後述する3次元構造液晶セルを作製する際に、液晶セルの収縮を用いて成型する場合は、少なくとも2枚のプラスチック基板の少なくとも一枚が、熱収縮性フィルムであることが好ましく、すべてのプラスチック基板が熱収縮性フィルムであることがより好ましい。
この熱収縮性フィルムを収縮させることにより3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。
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。
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L0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2により、熱収縮率を求めた。
(式2) 熱収縮率(%)=100×(L0−L)/L0)
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。
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。
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。
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。
本発明の3次元構造液晶セルは、本発明の液晶セルを±5〜75%寸法変化させて形成した3次元構造液晶セルである。
ここで、寸法変化とは、変化前の寸法を100としたときに変化の前後の差が占める比をいい、例えば、30%寸法変化とは、変化前の寸法100に対して変化後の寸法が130で、前後の差が30となる状態をいう。
また、本発明の3次元構造液晶セルは、本発明の液晶セルを3次元的に成型することにより作製することができる。
3次元的に成型するとは、例えば、本発明の液晶セルを筒状形状としたのちに、収縮させることにより成型する。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を実現することができる。
本発明における透過率は、分光光度計(UV3150、島津製作所製)を用いて、波長400〜750nmで測定した平均値の、10回測定の平均値である。
本発明において、シート抵抗値は、25℃相対湿度55%の環境下で、抵抗率計(ロレスタGP MCP−T600、三菱化学株式会社製)とESPプローブ(MCP−TP08P)を使用して測定される値である。
但し、測定する対象に、別の層(絶縁層等)が積層される等により、上記方法でシート抵抗が直接測定できない場合は、上記測定方法によって校正された、渦電流式抵抗計などの、非接触シート抵抗計を用いた値である。
本発明においてヘイズは、JIS K−7136(2000)に基づき、下記の条件で測定された値である。
[装置名]ヘイズメーターNDH2000(日本電色工業社(株)製)
[試料サイズ]50mm×50mm
[測定環境]25℃相対湿度55%
<プラスチック基板の作製>
帝人(株)製 ポリカーボネート(PC−2151 厚み250μm)をクリップに挟み、延伸温度155℃で、固定端二軸延伸の条件でテンターを用いてフィルム搬送方向(Machine Direction:MD)に20%、MDに直交する方向(Transverse Direction:TD)に100%の倍率で延伸し、プラスチック基板を作製した。この時、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、40%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6%であった。
上記作製したプラスチック基板の表面に、AgナノワイアをUS2013/0341074号公報、実施例1記載の方法にて導電層を作製し、延伸されたポリカーボネートからなるプラスチック基板と、Agナノワイアからなる導電層が積層された積層体を作製した。導電層の塗布膜厚は15μmであった。
下記処方でポリマー層塗布液を作製した。
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ポリマー層塗布液の処方
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ブレンマーGLM(日油(株)製) 100質量部
光重合開始剤(IRGACURE 819(BASF社製) 3質量部
下記の界面活性剤A 0.5質量部
エタノール 固形分:30%となる量
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下記処方で配向膜塗布液を作製した。
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配向膜塗布液の処方
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下記の配向膜素材B 100質量部
アセトン 固形分: 4%となる量
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下記処方でスペーサー層分散液を作製した。
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スペーサー層分散液の処方
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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
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下記処方で液晶層組成物を作製した。
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液晶層組成物
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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
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作製した液晶セルを別途用意した金型に合わせて固定したまま、155℃で30分加熱し、収縮成型し、3次元構造液晶セルを作製した。このときの寸法変化は−10%だった。作製した3次元構造液晶セルは、形状が金型に沿っており、白化やヒビ割れなく、400〜750nmにおける平均透過率は75%を維持していた。
上記作製した3次元構造液晶セルの導電層を電極に接続し、電圧3Vを印加したところ、印加・非印加に応じて可逆的に着色、および、消色し駆動できることを確認した。
<液晶セルの作製>
ポリマー層のブレンマーGLM(日油(株)製)を下記ブレンマーAE400(日油(株)製)に変更した以外は実施例1と同様に液晶セルを作製した。ブレンマーAE400の吸収極大波長は210nmであり、SP値は25であった。また、ポリマー層の膜厚は1.5μmであった。
作製した液晶セルを実施例1で使用した金型に合わせて固定したまま、155℃で30分加熱し、収縮成型し、3次元構造液晶セルを作製した。このときの寸法変化は−10%だった。作製した3次元構造液晶セルは、形状が金型に沿っており、白化やヒビ割れなく、400〜750nmにおける平均透過率は75%を維持していた。
作製した3次元構造液晶セルの導電層を電極に接続し、電圧3Vを印加したところ、印加・非印加に応じて可逆的に着色、および、消色し駆動できることを確認した。
<液晶セルの作製>
ポリマー層のブレンマーGLM(日油(株)製)をアクリルアミドに変更した以外は実施例1と同様に液晶セルを作製した。アクリルアミドの膜吸収極大は203nmであり、SP値は27であった。また、ポリマー層の膜厚は1.5μmであった。
作製した液晶セルを実施例1で使用した金型に合わせて固定したまま、155℃で30分加熱し、収縮成型し、3次元構造液晶セルを作製した。このときの寸法変化は−10%だった。作製した3次元構造液晶セルは、形状が金型に沿っており、白化やヒビ割れなく、400〜750nmにおける平均透過率は75%を維持していた。
作製した3次元構造液晶セルの導電層を電極に接続し、電圧3Vを印加したところ、印加・非印加に応じて可逆的に着色、および、消色し駆動できることを確認した。
<液晶セルの作製>
ポリマー層のブレンマーGLM(日油(株)製)を下記ブレンマーPME4000(日油(株)製)に変更した以外は実施例1と同様に液晶セルを作製した。ブレンマーPME4000の膜吸収極大は210nmであり、SP値は21であった。また、ポリマー層の膜厚は1.5μmであった。
作製した液晶セルを実施例1で使用した金型に合わせて固定したまま、155℃で30分加熱し、収縮成型し、3次元構造液晶セルを作製した。このときの寸法変化は−10%だった。作製した3次元構造液晶セルは、形状が金型に沿っており、僅かに白化が観測され、液晶の垂直配向が乱れていることが分かった。そのため、400〜750nmにおける平均透過率は60%に悪化していた。
作製した3次元構造液晶セルの導電層を電極に接続し、電圧3Vを印加したところ、印加・非印加に応じて可逆的に着色、および、消色し駆動できることを確認した。
<液晶セルの作製>
ポリマー層のブレンマーGLM(日油(株)製)を下記ブレンマーQA(日油(株)製)に変更した以外は実施例1と同様に液晶セルを作製した。ブレンマーQAの膜吸収極大は215nmであり、SP値は21あった。また、ポリマー層の膜厚は1.5μmであった。
作製した液晶セルを実施例1で使用した金型に合わせて固定したまま、155℃で30分加熱し、収縮成型し、3次元構造液晶セルを作製した。このときの寸法変化は−10%だった。作製した3次元構造液晶セルは、形状が金型に沿っており、僅かに白化が観測され、液晶の垂直配向が乱れていることが分かった。そのため、400〜750nmにおける平均透過率は50%に悪化していた。
作製した3次元構造液晶セルの導電層を電極に接続し、電圧3Vを印加したところ、イオン性のポリマー層の影響により着色、および、消色の駆動性能は不安定であった。
<液晶セルの作製>
延伸されたPETフィルムの表面に、Agナノワイアの代わりにカーボンナノバッドをSID2015DIGEST 1012ページ記載のダイレクト・ドライ・プリンティング(DDP)法で製膜した以外は、実施例1と同様の方法で、導電層としてカーボンナノバッドを用いた実施例6の液晶セルを作製した。導電層の膜厚は100nmであった。作製したセルは液晶が均一に垂直配向しており、薄青色を示した。また、400〜750nmにおける平均透過率は70%であった。
作製した液晶セルを実施例1で使用した金型に合わせて固定したまま、155℃で30分加熱し、収縮成型し、3次元構造液晶セルを作製した。このときの寸法変化は−10%だった。作製した3次元構造液晶セルは、形状が金型に沿っており、白化やヒビ割れなく、400〜750nmにおける平均透過率は70%を維持していた。
作製した3次元構造液晶セルの導電層を電極に接続し、電圧3Vを印加したところ、印加・非印加に応じて可逆的に着色、および、消色し駆動できることを確認した。
<液晶セルの作製>
ポリマー層を設置しない以外は実施例1と同様に液晶セルを作製した。
作製した液晶セルを実施例1で使用した金型に合わせて固定したまま、155℃で30分加熱し、収縮成型し、3次元構造液晶セルを作製した。このときの寸法変化は−10%だった。作製した3次元構造液晶セルは、形状が金型に沿っていたが、液晶化合物が支持体に含浸し激しい白化が発生した。また、液晶の垂直配向も不均一となった。そのため、400〜750nmにおける平均透過率は20%まで低下した。
作製した3次元構造液晶セルの導電層を電極に接続し、電圧3Vを印加したところ、液晶化合物が支持体に溶け込んでいるため、白化したままの状態であった。
ポリマー層のブレンマーGLM(日油(株)製)をDPHA(日本化薬(株)製、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスルトールヘキサアクリレートの混合物)に変更した以外は実施例1と同様に液晶セルを作製した。DPHAの膜吸収極大は210nmであり、SP値は21であった。また、ポリマー層の膜厚は1.5μmであった。
作製した液晶セルを実施例1で使用した金型に合わせて固定したまま、155℃で30分加熱し、収縮成型し、3次元構造液晶セルを作製した。このときの寸法変化は−10%だった。作製した3次元構造液晶セルは、形状が金型に沿っていたが、激しい白化に加え、ひび割れも発生した。また、液晶の垂直配向も不均一となった。そのため、400〜750nmにおける平均透過率を測定する事ができなかった。
作製した3次元構造液晶セルの導電層を電極に接続し、電圧3Vを印加したところ、液晶化合物が支持体に溶け込んでいるため、白化したままの状態であった。
<液晶セルの作製>
ポリマー層のブレンマーGLM(日油(株)製)を下記SP327(大阪有機化学工業(株)製)に変更した以外は実施例1と同様に液晶セルを作製した。SP327の膜吸収極大は210nmであり、SP値は20であった。また、ポリマー層の膜厚は1.5μmであった。
作製した液晶セルを実施例1で使用した金型に合わせて固定したまま、155℃で30分加熱し、収縮成型し、3次元構造液晶セルを作製した。このときの寸法変化は−10%だった。作製した3次元構造液晶セルは、形状が金型に沿っており、ポリマー層もノニオン性の親水性基(ポリエチレンオキシ基)を有するアクリレートを重合して形成されていたが、3官能であるため白化に加え、激しいひび割れも発生した。また、液晶の垂直配向も不均一となった。そのため、400〜750nmにおける平均透過率を測定する事ができなかった。
作製した3次元構造液晶セルの導電層を電極に接続し、電圧3Vを印加したところ、ひび割れにより配向膜機能が損なわれ、駆動させることができなかった。
<液晶セルの作製>
ポリマー層のブレンマーGLM(日油(株)製)を下記ラウリルアクリレート(大阪有機化学工業(株)製)に変更した以外は実施例1と同様に液晶セルを作製した。ラウリルアクリレートの膜吸収極大は210nmであり、SP値は18であった。また、ポリマー層の膜厚は1.5μmであった。
作製した液晶セルを実施例1で使用した金型に合わせて固定したまま、155℃で30分加熱し、収縮成型し、3次元構造液晶セルを作製した。このときの寸法変化は−10%だった。作製した3次元構造液晶セルは、形状が金型に沿っており、ポリマー層も単官能のアクリレートを重合して形成されているためひび割れは発生しなかったが、親水性基を有さず疎水的であるため液晶のバリア性能が不十分であり、白化現象が発生した。また、液晶の垂直配向も不均一となった。そのため、400〜750nmにおける平均透過率を測定する事ができなかった。
作製した3次元構造液晶セルの導電層を電極に接続し、電圧3Vを印加したところ、液晶化合物が支持体に溶け込んでいるため、白化したままの状態であった。
2 ポリマー層
3 液晶層
10 液晶セル
Claims (11)
- 少なくとも二枚のプラスチック基板と、液晶層とを有し、
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り、
さらに、少なくとも一枚の前記プラスチック基板と、前記液晶層との間に、親水性基を有する、単官能アクリレートおよび単官能メタクリレートからなる群から選択される少なくとも1種の単官能モノマーを含む組成物が重合したポリマー層を有し、
前記単官能モノマーの吸収極大波長が190〜250nmである液晶セル。 - 前記単官能モノマーを含む組成物が、熱硬化性および紫外線硬化性のいずれか一方又は両方を示す組成物である請求項1に記載の液晶セル。
- 前記単官能モノマーが、2つ以上の親水性基を有する単官能モノマーである請求項1または2に記載の液晶セル。
- 前記親水性基が、ノニオン性の親水性基である請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶セル。
- 前記ノニオン性の親水性基が、ヒドロキシル基、置換もしくは無置換のアミノ基、および、ポリエチレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも1種の親水性基である請求項4に記載の液晶セル。
- 前記単官能モノマーが、親水性基として、2つ以上のヒドロキシル基を有する単官能モノマーである請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶セル。
- 前記単官能モノマーが、親水性基として、ヒドロキシル基と置換もしくは無置換のアミノ基とをいずれも有する単官能モノマーである請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶セル。
- 前記単官能モノマーのSP値が、22以上40以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶セル。
- 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1〜8のいずれか1項に記載の液晶セル。
- 前記プラスチック基板の少なくとも一枚が、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1〜9のいずれか1項に記載の液晶セル。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の液晶セルを、−5〜−75%寸法変化させて形成した、3次元構造液晶セル。
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