CN100365482C - 光学元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种在由连续转印法制造由液晶高分子层/粘结剂层/透光性基板薄膜形成的光学元件时以及制造在该光学元件上叠层保护膜的制品时,可获得足够强度的粘结力,并且不产生不必要的剥离或在液晶高分子层上不产生缺陷的方法。其解决手段是采用固化型粘结剂作为粘结剂,分2阶段照射紫外线或电子射线。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示元件用色补偿板、液晶显示元件用视角改进板、光学位相差板、提高辉度板、防反射板、彩色偏光板、1/2波长板、1/4波长板、旋光性光学元件等的光学元件制造方法。
背景技术
液晶高分子、特别是由固定了扭摆向列结构的液晶高分子形成的光学元件在作为液晶显示元件用色补偿板或液晶显示元件用视角改进板显示出划时代的性能,并使液晶显示器高性能化、轻量化和薄型化。作为该光学元件的制造方法,已提出了将取向基板上形成的由液晶高分子形成的层转印到透光性基板上的方法。由该制造方法可使取向基板和透光性基板的作用分离,可制造出各种制品形式的光学元件,由此特别打开了由薄膜型液晶高分子形成的光学元件的方向发展的道路。
但是,对光学元件特别是液晶显示用光学元件的性能要求极为严格,特别是在连续制造带状光学元件时遇到各种难题。即,由于液晶高分子层的直径仅100μm左右的欠缺部分将造成光学缺陷,因此也不允许有微小的转印残留。另外,在由带状液晶高分子层形成的光学元件薄膜的制造过程中卷绕步骤是不可缺少的,而塑性变形大的粘结层的变形造成光学失真,因此使产品不合格。相反的是如果粘结层过硬,在转印或卷绕时产生裂缝。另外,为维持液晶高分子的光学性能,该转印步骤必须在液晶高分子Tg以下的温度实施。此外,这些光学元件必须为满足热循环实验、高温实验、低温实验、高温高湿实验等的严格可靠性实验的元件。由于对使用光学元件的制品的品质要求越来越严格,因此要求进一步改进。另外,在提高品质的同时还要求提高生产率。
已经提出过一种这样的连续转印方法,将带状取向基板上形成的薄膜液晶高分子层用固化型粘结剂贴合在透光性基板薄膜上,构成由取向基板薄膜/液晶高分子层/未固化的粘结剂层/透光性基板薄膜形成的层,对其用紫外线、电子射线、热等的能量进行照射,使粘结剂固化,得到具有由取向基板薄膜/液晶高分子层/粘结剂层/透光性基板薄膜形成的层结构的带状叠层体,从该叠层体仅连续剥离取向基板薄膜,将液晶高分子层转印至透光性基板薄膜上,得到由液晶高分子层/固化的粘结剂层/透光性基板薄膜形成的光学元件(例如参照特开平7-113911号公报)。另外,为了保护由此得到的液晶高分子层/粘结剂层/透光性基板薄膜形成的叠层体的液晶高分子层面,提出了通过用固化型粘结剂层贴合保护膜,并用紫外线、电子射线等的能量进行照射,使粘结剂固化,得到具有由保护膜/粘结剂层/液晶高分子层/粘结剂层/透光性基板薄膜形成的层结构的光学元件的方案(例如参照特开平7-120747号公报)。
在这种使用固化型粘结剂的方法中,通过粘结剂贴合后,如果输送带状叠层体直至紫外线照射等的固化过程的时间过长,则将在层间产生剥离,或粘结剂侵蚀所需以上的液晶高分子层,或液晶高分子层产生损伤,这些均是造成光学元件产生缺陷,损害商品价值的情形。另一方面,通过粘结剂贴合、紧接着快速使其固化完毕后,由于在粘结剂与被粘结层充分接近前固化将不能得到足够的粘结力,因此在剥离取向基板薄膜时可能会有在透光性基板和液晶性高分子层之间产生剥离,或者光学元件制品的保护膜产生剥离的危险。在这些情况下,所制造的光学元件的各层之间的粘结强度不足,并且不能满足各种可靠性实验。
发明内容
本发明的目的是提供一种在采用如上所述的连续转印方法制造由液晶高分子层/粘结剂层/透光性基板薄膜形成的光学元件时和制造在该光学元件上叠层保护膜的制品时可获得足够强度的粘结力,并且不产生不必要的剥离以及在液晶高分子层上不产生缺陷的方法。
本发明第1方面涉及一种光学元件的制造方法,通过在带状取向基板上形成液晶高分子层,并通过固化型粘结剂将该液晶高分子层与透光性基板贴合得到由取向基板/液晶高分子层/未固化的粘结剂层/透光性基板形成的带状叠层体,为了以该粘结剂侵蚀而不损伤该液晶高分子层的程度固化该粘结剂,采用最低限度的必要射线量的紫外线或电子射线对该带状叠层体进行照射(第一阶段照射),放置30~120秒的时间,再用使该粘结剂固化完毕所需射线量的紫外线或电子射线进行照射(第二阶段照射),得到由取向基板/液晶高分子层/固化粘结剂层/透光性基板/取向基板薄膜形成的叠层体,从该叠层体剥离取向基板薄膜,得到在透光性基板薄膜上转印有液晶高分子层的光学元件。
本发明的第2方面涉及一种方法,其特征为在本发明的第1方面中,第一阶段照射的紫外线照射量为5~40mJ/cm2。
本发明的第3方面涉及一种方法,其特征为在本发明的第1或第2方面中,第二阶段照射的紫外线照射量为250~800mJ/cm2。
本发明的第4方面涉及一种光学元件的制造方法,通过固化型粘结剂将透光性基板/粘结剂层/液晶高分子层形成的带状叠层体的液晶高分子层与保护膜贴合,得到由透光性基板/固化粘结剂层/液晶高分子层/未固化的粘结剂层/保护膜形成的带状叠层体,为了以该粘结剂侵蚀而不损伤该液晶高分子层的程度固化该粘结剂,采用最低限度的必要射线量的紫外线或电子射线对该带状叠层体进行照射(第一阶段照射),放置30~120秒的时间,再用使该粘结剂固化完毕所需射线量的紫外线或电子射线进行照射(第二阶段照射),得到由透光性基板/固化粘结剂层/液晶高分子层/固化粘结剂层/保护膜形成的光学元件。
本发明的第5方面涉及一种方法,其特征为在本发明的第4方面中,第一阶段照射的紫外线照射量为5~40mJ/cm2。
本发明的第6方面涉及一种方法,其特征为在本发明的第4或第5方面中,第二阶段照射的紫外线照射量为250~800mJ/cm2。
发明的实施形式
以下对本发明进一步详细说明。在本发明中,应转印物质为显示液晶性的高分子,在熔融时显示液晶性的热致液晶聚合物。作为光学元件,优选为显示均匀单域向列液晶相或扭摆向列液晶相的元件。在此所选的热致液晶聚合物为一种这样的液晶高分子,其在液晶状态下呈向列取向或扭摆向列取向,在液晶转印温度以下的温度范围呈玻璃状态。
作为液晶性高分子,可例举出由具有羧基、醇基、苯酚基、氨基、硫基等的化合物缩合而成的缩合类液晶性高分子、以具有丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、烯丙基等双键的液晶性化合物等为原料得到的液晶性乙烯聚合物、由具有烷氧基硅烷基的液晶化合物等合成的液晶性聚硅氧烷、由具有环氧基的液晶性化合物等合成的液晶性环氧树脂上述液晶性高分子的混合物等。在以上各种液晶性高分子中,从所得薄膜的光学特性等的观点出发,最优选缩合类液晶高分子。
缩合类液晶性高分子通常可采用适当方法使二官能性单体缩合得到。作为该二官能性单体,优选为具有芳香族或环己烷环的二官能性单体,具体地可例举出亚苯基二胺等的二胺类,氢醌、2-甲基氢醌、间苯二酚、邻苯二酚、4-甲基邻苯二酚、4-叔丁基邻苯二酚、2,3-二羟基萘等的二醇类,1,4-亚苯基二硫醇、1,2-亚苯基二硫醇等的二硫醇类,水杨酸、3-羟基安息香酸、4-羟基安息香酸、3-羟基-2-萘甲酸、6-羟基-2-萘甲酸、7-羟基-2-萘甲酸等的羟基羧酸类,2-氨基安息香酸、3-氨基安息香酸、4-氨基安息香酸等的氨基酸类,邻苯二酸、间苯二酸、对苯二酸、1,4-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、4,4’-联苯二羧酸、4,4’-均二苯代乙烯二羧酸、1,4-环己烷二羧酸等的二羧酸类。其中最优选的是含有作为含羟基成分的、以邻苯二酚单元为必须结构单元的缩合类液晶性高分子。
在配制缩合类液晶性高分子时,在不损害液晶性的程度内可向所用原料单体中添加例如草酸、富马酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸等的脂肪族二羧酸类,乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇等的脂肪族二醇类,二氨基乙烷、二氨基丙烷、二氨基丁烷、二氨基戊烷、二氨基己烷、二氨基庚烷、二氨基辛烷、二氨基壬烷、二氨基癸烷等的脂肪族二胺类,羟基乙酸、羟基丙酸、羟基丁酸、羟基戊酸、羟基己酸、羟基庚酸、羟基辛酸、羟基壬酸、羟基癸酸等的脂肪族羟基羧酸类等。
另外,为了根据需要对液晶性高分子主链的末端进行改性,可向原料单体中添加单官能性单体或三官能性单体。作为单官能性单体可举出分子内具有一个羧基、氨基、醇基、苯酚基、硫醇基等的单体,例如为芳香族羧酸类、脂肪族羧酸类、芳香族胺类、脂肪族胺类、苯酚类、脂肪族苯酚类。另外,作为三官能性单体可举出例如偏苯三酸、二羟基安息香酸、羟基苯甲酸、苯三酸、均苯四酸等。
使这些单体缩合得到缩合类液晶性高分子、具体地为获得液晶性聚酯的方法没有特别限制,可合适地采用该领域公知的任何方法。例如可任意采用通过使羧酸成为酸卤化物或者在二环己基碳二酰亚胺等的存在下将羧酸活化后,使其与醇、胺等发生反应的方法、通过将苯酚进行乙酸酯化后,使其与羧酸反应的脱乙酸反应的合成方法、使羧酸成为如甲酯的酯化物后,在所需要的适当催化剂的存在下,使其与醇反应的脱醇反应的合成方法等。
在本发明的液晶性高分子中,如上所述的缩合类液晶性高分子可单独使用,也可以使用2种或3种或以上的缩合类液晶性高分子的混合物。另外在不损害本发明效果的范围内,可适宜地混合使用光学活性液晶性高分子、液晶性乙烯聚合物、液晶性聚硅氧烷、液晶性环氧树脂等的各种液晶性高分子或非液晶高分子等。
这些聚合物的分子量优选相当于在各种溶剂中,例如在苯酚/四氯乙烷(60/40重量比)混合溶剂中,在30℃下测定的对数粘度为0.05到3.0,更优选在0.07到2.0的范围内。对数粘度小于0.05时,所得的液晶性高分子的强度变弱,因此不优选。而大于3.0时,将产生液晶形成时粘性过高,取向性降低,取向所需时间增加等的问题。
另外,上述光学活性高分子化合物的分子量优选相当于在例如苯酚/四氯乙烷中,在30℃下测定的对数粘度在0.05到5.0的范围内。对数粘度大于5.0时,粘性过高,结果使取向性降低,而小于0.05时,难以调整组成,因此均不优选。
作为液晶高分子,如果采用上述聚酯类聚合物,则其与作为粘结剂层使用的丙烯类树脂的粘结性好,因此优选。液晶高分子由取向基板设定取向。取向基板也可以为在合适基底材料上形成的高分子薄膜。
可用于本发明的取向基板薄膜可直接使用带状连续延伸薄膜,或者通过对带状连续薄膜的MD(纵)方向平行地或以一定角度倾斜地实施摩擦处理,对应于该摩擦处理方向使已经与该摩擦处理面接触的液晶高分子取向得到。作为这种取向基板薄膜可例举出聚酰亚胺、环氧树脂、酚醛树脂等的热固化树脂;尼龙等的聚酰胺;聚醚酰亚胺;聚醚酮;聚醚醚酮;聚酮;聚醚砜;聚苯撑硫醚;聚苯撑氧化物;聚对苯二甲酸乙烯酯、聚对苯二甲酸丁烯酯等的聚酯;聚缩醛;聚碳酸酯;聚丙烯酸酯;聚甲基丙烯酸酯;纤维素三醋酸酯等的纤维素类树脂;聚乙烯醇等的热塑性树脂等。
可对上述高分子薄膜自身实施摩擦处理,或可以将这些高分子薄膜作为基底材料,在其表面上形成由上述其它高分子形成的有机薄膜。另外,作为在这种基底材料上形成有机薄膜的基底材料,除了上述高分子薄膜以外,还可以为铜、不锈钢、钢等的金属箔。另外上述取向基板本身也可以由铜、不锈钢、钢等的金属箔形成。在本发明中特别优选的取向基板薄膜为对具有带状自立性高分子薄膜本身实施摩擦处理形成的薄膜,特别是不使用应叠层的基底材料等的薄膜。作为适合于该目的的带状薄膜,为上述薄膜中热塑性树脂形成的薄膜,例如为聚对苯二甲酸乙烯酯、聚苯撑硫醚、聚醚醚酮、聚乙烯醇等的热塑性树脂。作为热固化树脂薄膜,优选使用聚酰亚胺。
在此,带状薄膜指的是具有一定长度的连续薄膜,在工业上指的是以卷成辊的形式提供的如所得的连续薄膜。当然也可以不必为卷形式,而是为适当折叠好的连续薄膜。带状薄膜的长度依据情况也可长达10000m。
在带状取向基板薄膜上形成带状液晶高分子层的操作可以任意方法实施。即,将液晶高分子溶解在合适的溶剂中,采用辊涂机等的涂布设备进行涂布,使其干燥形成液晶高分子层的方法,或者采用由T型模等熔融挤出高分子液晶等的方法。另外,从膜厚等的品质观点出发,适于通过溶液涂布和干燥方法。涂布方法没有特别限制,例如可采用辊涂法、帘涂法或缝口涂布法等的模涂法等。涂布宽度通常在10~2000mm,优选在100~1000mm的范围内选择。涂布后,通过干燥除去溶剂。
在与MD方向平行地或与MD方向呈预定角度倾斜的方向上进行摩擦处理形成的带状取向基板薄膜上形成液晶高分子层后,在预定温度下加热预定时间,使液晶高分子取向,然后冷却至Tg(玻璃化温度)以下的温度,由此使液晶结构固定。固定后液晶高分子层的膜厚,只要液晶层为向列液晶相或扭摆液晶相,对其没有特别限制。膜厚根据光波长是不同的,例如在显示器用途等的主要为可视光的领域中,膜厚为0.1μm以上,优选为2μm以上,更优选为3μm以上。不足0.1μm时,难以高精度地调整膜厚,因此不优选。另外太厚时,作为光学元件的设定能力变弱,因此不优选,从该观点出发,合适的在1000μm以下,优选在500μm以下的范围内。在本发明中,由于下部的取向基板薄膜为以预定角度实施摩擦处理的带状取向基板薄膜,因此得到与该摩擦处理相应角度取向的带状液晶高分子薄膜。
作为透光性基板用薄膜,只要其具有透明性和光学各向同性,可支撑液晶高分子层,对其没有特别限制,由于需要呈带状,因此可例举出塑料薄膜,例如聚对苯二甲酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚苯撑硫醚、聚丙烯酸酯、聚乙烯硫醚、非晶态聚乙烯、纤维素三醋酸酯等。另外,基板用薄膜的厚度在0.5~200μm,优选在1~100μm的范围内。
作为保护膜,只要其在不损害液晶层的光学特性的范围内,对其没有特别限定,为了设计提高液晶高分子层的耐水性、耐热性、耐冲击性等,采用例如塑性薄膜、硬涂层等。也可以采用为了将塑性薄膜附着在液晶高分子层上的、如后所述的紫外线或电子射线固化型反应性粘结剂,由其固化形成反应性粘结剂层作为保护层发挥作用。另外,为降低带状多层膜的厚度,也可以剥离塑性薄膜,仅由固化了的反应性粘结剂形成的硬涂层作为保护层。在该情况下,也可以采用不损害液晶高分子层光学特性的塑性薄膜,但需要其具有与粘结剂层的剥离性。
作为上述塑性薄膜,可采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚苯撑硫醚、非晶态聚烯烃、纤维素三醋酸酯、聚对苯二甲酸乙烯酯、聚萘乙烯酯等。根据需要可适宜地对这些保护用薄膜施加单轴或双轴延伸操作。此外,在该保护膜上也可以施加亲水化处理、疏水化处理或易剥离性处理等的表面处理,可单独使用一种保护膜,也可以使用2种以上薄膜叠层形成的多层膜。保护膜的厚度为10~100μm,优选为16~50μm。在该范围以外,薄膜的输送性能恶化,难以制作带状叠层体,或剥离性恶化,因此不优选。
可用于本发明的粘结剂没有特别限定,考虑到在连续转印时可在必须的极短时间固化,以及在液晶性高分子Tg温度以下可固化,优选光固化型或电子射线固化型。特别是以丙烯类低聚物为主成分的粘结剂完全不会产生液晶高分子层转印错误,在实施卷绕等操作时不会产生故障,成为光学元件制品的可靠性高,从这些观点出发是优选的。此外对于该丙烯类低聚物,可配合如N-乙烯吡咯烷酮的极性乙烯单体。
以下对采用这些紫外线或电子射线固化型粘结剂,将取向基板薄膜上形成的液晶高分子层连续转印到透光性基板上的步骤进行说明。即包括(1)在带状取向基板薄膜上形成的液晶高分子层或带状透光性基板薄膜的至少一侧上涂布粘结剂、(2)将涂布了粘结剂后的两个带状基板薄膜贴合、(3)向贴合后的叠层膜照射紫外光或电子射线,使粘结剂固化、(4)粘结剂固化后仅剥离取向基板薄膜、(5)对转印到带状透光性基板薄膜侧的液晶高分子层/固化粘结剂层/透光性基板薄膜形成的带状光学元件薄膜实施卷绕等的步骤。这些步骤是以在0.5~100m/min范围内的速度连续实施的。
作为向形成在带状取向基板上的液晶高分子层或带状透光性基板薄膜的至少一侧上涂布粘结剂的方法,可采用一般实行的作为向连续薄膜涂布手段的辊涂法、帘涂法、缝口涂布法等的模涂法、喷涂法等,并且没有特别限制。所涂布的粘结剂厚度为0.5~200μm,优选为1~100μm,如果在200μm以上,则粘结剂的固化速度降低,固化不充分,因此不优选。将涂布了粘结剂后的两个基板薄膜进行贴合时可采用一般实行的叠层手段实施,但是以贴合时彻底排除混入的气泡的方式实施。
贴合后,在输送着的带状贴合薄膜的宽度方向上均匀照射紫外线或电子射线,使粘结剂层连续固化。本发明该照射分2阶段实施。为了以该粘结剂不侵蚀损伤该液晶高分子层的程度固化该粘结剂,采用最低限度的必要射线量对该带状叠层体进行第一阶段照射,放置30~120秒的时间,再实施第二阶段照射,使粘结剂固化完毕。
第一阶段照射为使粘结剂不足以完全固化的步骤,其固化程度必须使输送中的液晶高分子层与透光性基板薄膜之间不产生剥离的程度,且以粘结剂不过度侵蚀液晶高分子层程度的照射量实施。照射量可根据照射射线的种类和粘结剂的种类进行合适地选择。具体的为紫外线时优选照射量为5~40mJ/cm2.更优选为10~35mJ/cm2。
第一阶段照射完成后,放置30~120秒的时间,优选放置60~90秒的时间再进行第二阶段照射。通过放置30~120秒的时间,在该期间使未固化的粘结剂成分充分地润湿液晶高分子层,由此通过仅侵蚀液晶高分子层提高固化后的粘结强度。
第二阶段照射是为了使粘结剂完全固化而完成粘结实施的。照射量可根据照射射线的种类和粘结剂的种类进行合适地选择。具体的为紫外线时优选照射量为250~800mJ/cm2。更优选为450~750mJ/cm2。
粘结剂层固化后仅对取向基板薄膜进行连续剥离,通过固化粘结剂层使取向基板薄膜上形成的液晶高分子层连续转印到透光性基板薄膜侧上,并卷绕成卷筒。在最后的连续剥离步骤中,其必须条件例如为在取向基板薄膜侧上完全没有液晶高分子转印残留,在转印的液晶高分子层上完全不产生裂缝或剥落,而且透光性基板薄膜、取向基板薄膜本身不产生损伤或皱纹等,该步骤特别重要,而且是难度高的步骤。
作为剥离方法的具体实例,优选为沿着剥离棒从输送着的带状多层膜仅剥离取向基板薄膜的剥离方法,或者采用如特开平7-113911号公报中记载的、使带状多层膜通过夹辊和支承辊之间,沿着夹辊仅输送取向基板薄膜的剥离方法等。特别是沿着剥离棒实施剥离的方法可防止产生微细的液晶高分子转印残留以及裂缝、剥落等,在两个基板薄膜上也不产生微小损伤,可稳定地连续实施剥离等,因此其工业价值极大。
对叠层片进行连续剥离的速度没有特别限制,可在装置的实用范围自由改变。通常在0.1~200m/min、优选在0.5~100m/min的范围内实施。对薄膜施加的张力没有特别限制,但优选张力大小使薄膜处于不产生皱纹或不松弛的状态。张力大小优选在0.05~0.50kgf/mm2的范围内。优选剥离前后张力几乎保持相等。在取向性基板薄膜的剥离部产生较大的剥离带电,使剥离性下降或造成在液晶性高分子薄膜上附着灰尘等的不利影响,在工作环境方面存在危险,因此采用离子化空气等可有效除电。
由此获得透光性基板/粘结剂层/液晶高分子层形成的带状叠层体,由该叠层体可制造出合适大小的光学元件,为保护液晶高分子层的表面而叠层保护膜时,粘结剂的种类、涂布方法与将透光性基板薄膜与液晶高分子层粘结时的情况一样。
所涂布的粘结剂厚度为0.5~200μm,优选为1~100μm,如果厚度在200μm以上,则由于粘结剂固化速度降低,固化不充分,因此不优选。将涂布了粘结剂后的两个基板薄膜进行贴合时,一般可采用叠层手段实施,但贴合时以彻底排除气泡混入的方式实施。
贴合后,在输送着的带状贴合薄膜的宽度方向上均匀照射紫外线或电子射线,使粘结剂层连续固化。本发明该照射分2阶段实施。为了以该粘结剂不侵蚀损伤该液晶高分子层的程度固化该粘结剂,采用最低限度的必要射线量进行第一阶段照射,放置30~120秒的时间,再实施第二阶段照射,使粘结剂固化完毕。
第一阶段照射为使粘结剂不足以完全固化的步骤,其固化程度必须使输送中的液晶高分子层与保护薄膜之间不产生剥离的程度,且以粘结剂不过度侵蚀液晶高分子层程度的照射量实施。照射量可根据照射射线的种类和粘结剂的种类进行合适地选择。具体的为紫外线时优选照射量为5~40mJ/cm2更优选为10~35mJ/cm2。
第一阶段照射完成后,放置30~120秒的时间,优选放置60~90秒的时间再进行第二阶段照射。通过放置30~120秒的时间,在该期间使未固化的粘结剂成分充分地润湿液晶高分子层,由此通过仅侵蚀液晶高分子层提高固化后的粘结强度。
第二阶段照射是为了使粘结剂完全固化而完成粘结实施的。照射量可根据照射射线的种类和粘结剂的种类进行合适地选择。具体的为紫外线时优选照射量为250~800mJ/cm2。更优选为450~750mJ/cm2。
实施例
以下根据实施例对本发明进行具体说明,但本发明不受这些实施例的限制。
参考例和实施例中所用的各种分析方法如下。
(1)对数粘度的测定
采用乌伯洛德型粘度计,在30℃下在苯酚/四氯乙烷(60/40重量比)混合溶剂中进行测定。
(2)液晶性物质组成的确定
将液晶性聚酯溶解在重氢化氯仿中,采用400MHz的1H-NMR(日本电子制造的JNM-GX400)进行测定,确定其组成。
(参考例1)
合成出式(1)的液晶性高分子物质(对数粘度=0.22dl/g、Tg=61℃)和包含式(2)的(R)-3-甲基己烷-1,6-二醇单元的光学活性液晶性高分子物质(对数粘度=0.17dl/g)。
这些高分子材料的合成是在邻二氯苯溶剂中,在三乙胺共存下,使与二羧酸单元对应的酸氯化物与二醇化合物发生反应实施的。
将所得的18.1g式(1)的液晶性高分子和1.9g式(2)的液晶性高分子物质的混合物溶解在80g N-甲基吡咯烷酮中,配制液晶性高分子物质溶液-1。
(式1)
(式2)
*表示光学活性碳
(参考例2)
采用80mmol对苯二甲酸、23mmol庚二酸、55mmol氢醌二醋酸酯、50mmol异丙基邻苯二酚二乙酸酯和作为催化剂的乙酸钠,在氮气气氛下在280℃下聚合2小时,在300℃下聚合2小时,获得式(3)的液晶性高分子物质。
然后将所得液晶性高分子物质溶解在四氯乙烷中,此后采用甲醇进行再沉淀,得到26g精制的液晶性高分子物质。该液晶性高分子物质的对数粘度为0.31dl/g,DSC测定和偏光显微镜观察的结果是液晶相为向列相,在比液晶相温度低的低温部为不带有结晶相的玻璃相,Tg为117℃。
将15g该液晶性高分子物质溶解在85g四氯乙烷中,配制液晶相高分子物质溶液-2。
(式3)
式中,各单元的数值表示摩尔组成比
(参考例3)
合成出式(4)的液晶性高分子物质(对数粘度=0.21dl/g、Tg=60℃)和包含式(5)的(R)-3-甲基己烷-1,6-二醇单元的光学活性液晶性高分子物质(对数粘度=0.18dl/g)。
这些高分子材料的合成是在邻二氯苯溶剂中,在三乙胺共存下,使与二羧酸单元对应的酸氯化物与二醇化合物发生反应实施的。
将所得的9.2g式(4)的液晶性高分子物质和0.8g式(5)的液晶性高分子物质的混合物溶解在90g N-甲基吡咯烷酮中,配制液晶性高分子溶液-3。
(式4)
(式5)
*表示光学活性碳
<实施例1~3>
在相对于MD方向的倾斜(45°)的方向上实施过摩擦处理的500mm宽、10μm厚的带状聚醚醚酮薄膜的摩擦处理面上,采用辊涂机涂布400mm宽的液晶高分子物质溶液1~3。干燥后,在220℃下加热处理15分钟,使液晶高分子取向,然后冷却至室温,使液晶结构固定。此后,采用凹版涂布机在液晶性高分子面上连续涂布400mm宽、10μm厚的以丙烯类低聚物为主成分的紫外线固化型粘结剂(市售品A、粘度为320cp),然后一边注意不卷进气泡,一边将其连续贴合在500mm宽、100μm厚的纤维素三乙酸酯上。此后采用表1所示的射线量分2阶段照射紫外线,制造出由带状的取向基板薄膜/液晶高分子层/固化粘结剂层/透光性基板薄膜形成的叠层薄膜1~4。采用特开平7-113911记载的方法从所得叠层体连续剥离取向基板薄膜,得到由液晶性高分子层/固化粘结剂层/透光性基板薄膜形成的叠层体,对其性能进行评价。结果示于表1。
<比较例1>
除了不分2阶段实施紫外线照射,采用与实施例2一样的方式实施。结果示于表1。
表1
编号 | 液晶高分子的种类 | 紫外线固化型粘结剂 | 紫外线照射射线量(mJ/cm<sup>2</sup>) | 评价 | ||
第一阶段 | 第二阶段 | 取向基板薄膜上未转印的液晶高分子<sup>*</sup>2(%) | 转印了的液晶高分子的状态<sup>*</sup>3 | |||
实施例1 | 1 | 市售品A<sup>*</sup>1 | 2 | 450 | 无 | 由于侵蚀产生较多裂纹 |
实施例2 | 1 | 同上 | 8 | 350 | 同上 | 无异常现象 |
实施例3 | 2 | 同上 | 15 | 550 | 同上 | 同上 |
实施例4 | 3 | 同上 | 30 | 750 | 同上 | 同上 |
比较例1 | 1 | 同上 | 350 | 无 | 2 | 在未转印部分的周边上产生部分裂缝和剥落 |
*1:市售品A的组成
环氧类丙烯低聚物 25重量%
氨基甲酸酯类丙烯低聚物 25重量%
丙烯酸四氢糠基酯 30重量%
N-乙烯基-2-吡咯烷酮 20重量%
*2:采用目视方式进行评价。
*3:在光学元件的上下部配置偏光板,从下部偏光板照射白色光,采用目视方式进行评价。
<实施例5~8>
在由实施例2~4所得的液晶高分子层/固化粘结剂层/透光性基板薄膜形成的叠层体的液晶高分子层面上,采用凹版涂布机连续涂布400mm宽、10μm厚的以丙烯类低聚物为主成分的紫外线固化型粘结剂(市售品A、粘度为320cp),然后一边注意不卷进气泡,一边将其连续贴合在已对聚对苯二甲酸乙烯酯实施脱模处理的、50μm厚的保护膜上。此后采用表2所示的射线量分2阶段照射紫外线,制造出由带状的保护膜/固化粘结剂层/液晶高分子层/固化粘结剂层/透光性基板薄膜形成的多层膜。对其性能进行评价。结果示于表2。
<比较例2>
除了不分2阶段实施紫外线照射,采用与实施例6一样的方式实施。结果示于表2。
表2
编号 | 液晶高分子的种类 | 紫外线固化型粘结剂 | 紫外线照射射线量(mJ/cm<sup>2</sup>) | 评价 | ||
第一阶段 | 第二阶段 | 输送过程中保护膜的剥落情况<sup>*</sup>2(%) | 液晶高分子的状态<sup>*</sup>3 | |||
实施例5 | 1 | 市售品A<sup>*</sup>1 | 2 | 450 | 无 | 由于侵蚀产生较多裂纹 |
实施例6 | 1 | 同上 | 8 | 350 | 同上 | 无异常情况 |
实施例7 | 2 | 同上 | 15 | 550 | 同上 | 同上 |
实施例8 | 3 | 同上 | 30 | 750 | 同上 | 同上 |
比较例2 | 1 | 同上 | 350 | 无 | 10 | 同上 |
*1和*3:与表1中的相同
*2:采用目测方式评价输送过程中的多层膜
发明效果
在从取向基板薄膜/液晶高分子层/固化粘结剂层/透光性基板薄膜形成的带状多层膜仅连续剥离取向基板薄膜而制造出由连续转印到透光性基板薄膜上的液晶高分子层/固化粘结剂层/透光性基板薄膜形成的光学元件的方法中,通过分2阶段能量照射使固化型粘结剂固化,使得在薄膜输送步骤中在液晶性高分子层和透光性基板薄膜的界面上不产生剥离或错位,粘结剂中的侵蚀成分也不侵蚀液晶高分子层。另外,在该液晶高分子层/固化粘结剂层/透光性基板薄膜形成的叠层体的液晶高分子层上粘结、叠层保护膜时,通过分2阶段能量照射使固化型粘结剂固化,使得在该步骤中在输送着的液晶性高分子层和保护膜的界面上不产生剥离或错位,而且粘结剂中的侵蚀成分也不侵蚀液晶高分子层。由此可提高光学元件的有效利用率,并大幅度提高生产性和经济性。
Claims (2)
1.一种光学元件的制造方法,通过在实施了取向处理的带状取向基板上形成固定了取向的液晶高分子层,并通过以丙烯类低聚物为主成分的未固化的固化型粘结剂将该液晶高分子层与透光性基板贴合得到由取向基板/液晶高分子层/未固化的固化型粘结剂层/透光性基板形成的带状叠层体,为了以该固化型粘结剂侵蚀而不损伤该液晶高分子层的程度固化该粘结剂,采用照射量为5~40mJ/cm2的紫外线对该带状叠层体进行照射作为第一阶段照射,放置30~120秒的时间,再用使该固化型粘结剂固化完毕所需照射量为250~800mJ/cm2的紫外线进行照射作为第二阶段照射,得到由取向基板/液晶高分子层/固化完毕的固化型粘结剂层/透光性基板形成的叠层体,从该叠层体剥离取向基板,得到在透光性基板上转印有液晶高分子层的光学元件。
2.一种光学元件的制造方法,通过以丙烯类低聚物为主成分的未固化的固化型粘结剂将透光性基板/粘结剂层/液晶高分子层形成的带状叠层体的液晶高分子层与保护膜贴合,得到由透光性基板/粘结剂层/液晶高分子层/未固化的固化型粘结剂层/保护膜形成的带状叠层体,为了以该固化型粘结剂侵蚀而不损伤该液晶高分子层的程度固化该粘结剂,采用照射量为5~40mJ/cm2的紫外线对该带状叠层体进行照射作为第一阶段照射,放置30~120秒的时间,再用使该固化型粘结剂固化完毕所需照射量为250~800mJ/cm2的紫外线进行照射作为第二阶段照射,得到由透光性基板/粘结剂层/液晶高分子层/固化完毕的固化型粘结剂层/保护膜形成的光学元件。
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