JP2534311B2 - 液晶光学素子の製造方法 - Google Patents

液晶光学素子の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶光学素子の製造方法に関し、より詳し
くは、液晶を用いた表示素子記憶素子、殊に、外的因子
に対する応答性に優れ、動画表示等にも好適に使用で
き、かつ大画面ま屈曲画面等の種々の形状の液晶表示素
子、液晶記憶素子等として好適に利用できる高品質の液
晶光学素子を連続的に効率よく低コストで生産すること
ができる液晶光学素子の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
可撓性基板を用いて大画面、屈曲画面等への加工が容
易な形状・加工特性に優れた液晶光学素子を製造する試
みとして、従来基板の一方をプラスチック基板とし、
減圧室内で低分子液晶をスリット状ノズルから流延し、
その後加圧ローラで圧着する方法(特開昭62−267720号
広報)基板上に側鎖型高分子液晶を塗布し、せん断配
向を行う方法(特開昭62−227122号公報)等が知られて
いる。
しかしながら、の方法では、スリット状ノズルを用
いているので、液晶流出量の均一化が難しく、加圧の際
余分な液晶が接着剤膜側に押しやられるという欠点があ
り、また、減圧室を用いるため基板の搬出入の際の調整
が複雑になる等の問題点がある。一方、上記の方法で
は、塗布、せん断の印加等の操作がバッチ式であるため
生産性が低く、片側の基材の積層工程の配慮が不十分
で、この過程で気泡のかみ込み、配向の乱れを生じる恐
れがあるなどの欠点があり、また、強誘電性液晶ポリマ
ーを用いていないため、高速応答の液晶表示素子が得ら
れない等の重大な問題点がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
可撓性基板を用いることによって、大画面や屈曲画面
の液晶表示装置素子等への加工が容易な形状・加工特性
に優れた液晶光学素子が得られることが知られていた
が、従来の製造方法においては、上記したように種々の
問題点があり、この製造分野においては殊に、高速応答
性等の基本特性に優れた液晶光学素子を、連続生産プロ
セスによって容易かつ効率よく生産する製造方法の開発
が重要の課題となっていた。
本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであ
り、その目的は、前記課題を解決し、大画面や屈曲画面
等の種々の形状の液状光学素子への加工が容易な形状・
加工性に優れ、しかも高速応答性、コントラスト比、双
安定性等の基本特性に優れた高品質の液晶光学素子を、
連続生産プロセスによって容易にかつ効率よく、高い生
産性をもってしかも低コストで製造することができる実
用上著しく有利な液晶光学素子の製造方法を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ね
た結果、基板として、形状・加工性に優れかつ連続化に
有利なロール状等の可撓性基板を用い、液晶成分とし
て、高速応答性、コントラスト比等の基本特性を得るの
に有効の強誘電性液晶ポリマーを用いかつ印刷又はバー
コーター若しくはロールコーターを用いた塗布により液
晶膜を形成、積層後、該積層体を一度該液晶ポリマーの
等方相温度まで加熱したのちローラ面を通過させること
によって液晶膜の配向処理を行い液晶ユニットの配向状
態を著しく改善させるという特定の手法を用いるととも
に、製造プロセスを、特定の工程群からなる連続生産プ
ロセスとする方法が、本発明の目的達成に極めて有効で
あることを見出し、この知見に基づいて偏光板を付加し
ていない液晶光学素子の連続生産プロセスである請求項
1に記載の発明を完成するに至り、また、これに偏光板
の付加工程を連続プロセスとして加えることにより、偏
光板を有する液晶光学素子の連続生産プロセス化が容易
に達成できることを見出し、この知見に基づいて請求項
6に記載の発明を完成するに至った。
すなわち、請求項1に記載の発明は、2枚の可撓性基
板により液晶ポリマーを挟持する液晶光学素子の製造方
法において、2枚の可撓性基板それぞれに配向膜を形成
する配向膜形成工程を含む第1工程、該第1工程で得た
2枚の配向膜付可撓性基板の少なくとも一方の基板の配
向膜上に印刷又はバーコーター若しくはロールコーター
を用いた塗布により強誘電性液晶ポリマー層を形成する
液晶ポリマー層形成工程を含む第2工程、前記第1工程
で得た配向膜付可撓性基板と前記第2工程で得た液晶ポ
リマー層付基板、前記第2工程で得た2枚の液晶ポリマ
ー層付基板同士を該液晶ポリマー層を介して積層する積
層工程を含む第3工程、及び該第3工程で得た積層体を
該液晶ポリマーの等方相温度まで加熱する加熱工程と前
記加熱された積層体をローラ間を通過させることによっ
て該液晶ポリマーを液晶相温度範囲内まで降温させて配
向処理する配向工程を含む第4工程からなり、かつこれ
らの工程を連続的に行うことを特徴とする液晶光学素子
の製造方法であり、請求項6に記載の発明は2枚の可撓
性基板により液晶ポリマーを挟持する液晶光学素子の製
造方法において、2枚の可撓性基板にそれぞれに配向膜
を形成する配向膜形成工程を含む第1工程、該第1工程
で得た2枚の配向膜付可撓性基板の少なくとも一方の基
板の配向膜上に印刷又はバーコーター若しくはロールコ
ーターを用いた塗布により強誘電性液晶ポリマー層を形
成する液晶ポリマー層形成工程を含む第2工程、前記第
1工程で得た配向膜付可撓性基板と前記第2工程で得た
液晶ポリマー層付基板、あるいは前記第2工程で得た2
枚の液晶ポリマー層付基板同士わ、該液晶ポリマー層を
介して積層する積層工程を含む第3工程と該第3工程で
得た積層体を該液晶ポリマーの等方相温度まで加熱する
加熱工程と前記加熱された積層体をローラ間を通過させ
ることによって該液晶ポリマーを液晶相温度範囲内まで
降温させて配向処理する配向工程を含む第4工程、及び
該第4工程によって得た配向処理された積層体に偏光板
を貼り付ける偏光板付加工程を含む第5工程からなり、
かつこれらの工程を連続的に行うことを特徴とする液晶
光学素子の製造方法である。
また、本発明者らは、液晶ポリマーを等方相温度まで
加熱する加熱工程として、積層体を加熱ローラ又は加熱
恒温槽を通過させるという特定の方式が、連続プロセス
としての加熱の操作性、効率などに優れ、配向処理の前
処理として極めて有効であること等を見出し、さらに積
層体を配向処理する配向工程として、積層体を少なくと
も一対のローラ間を通過させるという特定の方式が、連
続プロセスとしての配向処理の操作性、効率などに優
れ、しかも方配向状態を著しく向上できること等を見出
した。
さらに、本発明者らは、配向膜を形成した可撓性基板
の少なくとも一方の基板の配向膜面に接着材を塗布する
等の接着層を形成する接着形成工程を加える製造生産プ
ロセスが、積層体の加工安定性、ひいては得られる液晶
光学素子の加工及び使用安定性の向上に有効であること
を見出し、一方、少なくとも一方の配向膜を形成した可
撓性基板にラビング処理を施すラビング処理工程を加え
ることにより配向状態が改善され、得られる液晶光学素
子の視覚特性の向上をはかることができ、またラビング
処理の方向を任意に調整することで用いる基板の種類に
よっては生じ得る複屈折による不要の着色を有効に防止
できる等も見出した。
また、本発明者らは、少なくとも一方のラビング処理
した配向膜付基板の配向膜上に接着剤を塗布する等によ
り接着層を形成する接着層形成工程を加えることによ
り、上記したラビング処理による効果が得られ、しかも
上記した接着層形成の効果が得られることを見出した。
本発明において、使用する可撓性基板としては、公知
のもの等の各種のもの、すなわち、通常の可撓性を有す
る基材の片面に予め電極層が設けられた可撓性を有する
基板が使用できる。但し、使用する2枚の可撓性基板の
うちの少なくとも一方の基板としては、透明な基材の片
面に透明な電極層が設けられた可撓性を有する透明な基
板を使用し、他の一方の基板は、上記透明な基板であっ
てもよく、あるいは、基材及び電極層のいずれか一方又
は両方が不透明な基板であってもよい。
この可撓性を有する基材として用いる樹脂の具体例と
しては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)、ポリブチレンテレフタレート、などのポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエーテル
スルホン(PES)、ポリアミドなどを挙げることができ
る。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リエーテルスルホン等が好ましい。
前記電極層としては、通常のものが用いられ、具体的
には例えば、NESA膜といわれる酸化すず膜、ITO膜とい
われる酸化すずを混入させた酸化イジウム膜、金、チタ
ン等の金属薄膜などの導電性薄膜を挙げることができ
る。これらの中でも、透明な電極層として特に好適に使
用することができるものとしてITO膜などを挙げること
ができる。
なお、これら2枚の可撓性基板は、連続生産プロセス
を実施するのに適合した形状、例えば、フィルム状もし
くはシート状のものが好ましく、これらを例えばロール
状の形態として使用することが望ましい。
本発明において使用する前記強誘電性液晶ポリマーと
しては、強誘電性の液晶特性を有するポリマーであれば
各種のものが使用でき、例えば、(a)側鎖に強誘電性
の液晶特性を発現する基を有する強誘電性の液晶ポリマ
ー、(b)ポリマー分子と低分子液晶化合物が水素結合
等により付加体を形成してなる強誘電性の液晶ポリマ
ー、(c)上記(b)以外の強誘電性の液晶性低分子化
合物をポリマーに含有させることで強誘電性の液晶特性
が発現するもの、あるいはこれらの混合物などを使用す
ることができる。これらの各種の強誘電性液晶ポリマー
の中でも、特にカイラルスメティックC相(SmC相)
をとるものが好ましい。
前記(a)のタイプの強誘電性液晶ポリマーの具体例
としては、例えば、以下の各々の一般式からなる繰り返
し単位を有するポリマー、コポリマー又はこれらのブレ
ンド物等を挙げることができる。
〔1〕ポリアクリレート系(特開昭61−305251号及び特
願昭62−106353号として本出願人が出願) 〔式中、kは1〜30までの整数であり、R1 又は であり、R2は−COOR3、−COOR3、−OR3、又は−R3であ
り、ここでR3(式中、m及びnは、各々独立に、0〜9の整数であ
り、qは、0又は1であり、R4及びR5は、それぞれ−CH
3、Cl又はCNであり、但し、R5が−CH3である場合には、
nは0ではなく、Cは夫斉炭素原子を表し、C(*)
はn≠0の場合不整炭素原子を意味する。)で表される
基を表す。〕 このポリマーの数平均分子量は、好ましくは、1,000
〜400,000である。1,000未満であるとこのポリマーのフ
ィルム、塗膜としての成形性に支障を生じる場合があ
り、一方、400,000を超えると応答時間が長くなる等の
好ましくない結果の現れることがある。そして、数平均
分子量の特に好ましい範囲は、R1の種類、kの値、R3
光学純度等に依存するので一概に規定できないが1,000
から200,000である。
このポリマーの一般的な合成方法は、下式、 ここで、k,R1,R2,R3,R4,R5,m,n及びqは前記のものであ
る。) で示されるモノマーを公知の方法で重合することにより
得ることができる。
なお、ポリアクレート系のうち、次式で示す液晶のSm
C相を示す温度TSC 、書き込み電圧Vd及び平均分子
量Mnの例を示すと、次の通りである。
(a) k=12,Mn=5300,TSC :5〜12℃、Vd:5V (b) k=14,Mn=6522,TSC :13〜31℃、Vd:5V 〔II〕ポリエーテル系(特願昭61−309466号として本出
願人が出願したものなど) (式中、kは1〜30の整数であり、R1 であり、Xは−COO−又は−OCO−であり、R2は−COO
R3、−OCOR3、又は−OR3であり、ここでR3(式中、m及びnは、各々独立に、0〜9の整数であ
り、qは、0又は1であり、R4及びR5は、それぞれ−CH
3、Cl又はCNであり、但し、R5が−CH3である場合には、
nは0ではなく、Cは不斉炭素原子を表し、C(*)
はn≠0の場合不整炭素原子を意味する。)で表される
基を表す。〕 このポリマー数平均分子量は、好ましくは、1,000〜4
00,000である。1,000未満であるとこのポリマーのフィ
ルム、塗膜としての成形性に支障を生じる場合があり、
一方400,000を超えると応答速度が遅くなる等の好まし
くない結果の現れることがある。そして、数平均分子量
の特に好ましい範囲は、R1の種類、kの値、R3の光学純
度等に依存するので一概に規定できないが、1,000〜20
0,000である。
このポリマーの一般的な合成方法は、下記一般式 (ここで、k,R1,R2,R3,R4,R5,m,n及びqは前記のもので
ある。) で示されるモノマーを公知の方法で重合することにより
得ることができる。
なお、ポリエーテル系のうち、次式で示す液晶のSm C
相を示す温度TSC 、書き込み電圧Vd及び平均分子量M
nの例を示すと、次の通りである。
(a)k=8,Mn=2800,TSC 24〜50℃,Vd:3V (b)k=10,Mn=2400,TSC :19〜50℃,Vd:3V 〔III〕ポリシロキサン系(特願昭62−114716号として
本出願人が出願したものなど) (式中、R1は低級アルキル基であり、kは1〜30の整数
であり、 R2 又は であり、 R3は−COOR4、−OR4、又は−OCOR4であり、ここでR4(式中、m及びnは、各々独立に、0〜9の整数であ
り、qは、0又は1であり、R5及びR6は、それぞれ−CH
3、Cl又はCであり、但し、R6が−CH3である場合には、
nは0ではなく、Cは不斉炭素原子を表し、C(*)
はnは≠0の場合の不整炭素原子を意味する。)で表さ
れる基を表す。〕 このポリマーの数平均分子量は、特に限定されない
が、1,000〜400,000であることが好ましい。この数平均
分子量が1,000未満ではこのポリマーのフィルム塗膜と
しての成形性に支障を生じる場合があり、一方、400,00
0を超えると電界応答速度が遅い等の好ましくない結果
の現れることがある。数平均分子量の特の好ましい範囲
は、R1基の種類、k,m,nの値、R4基の光学純度等に依存
するので一概に規定できないが、通常、5,000〜100,000
である。
このポリマーは例えば、下式、 (式中、R1は前記と同じ意味を有する。) で表される繰り返し単位からなるアルキルヒドロポリシ
ロキサンと下式 H2C=CHCCH2 k-2O−R2(式中、R2,R3,R4,R5,R6,k,m,n
及びqは前記と同じ意味を有する。) で表される液晶ユニット化合物とを一定条件で反応させ
ることにより合成することができる。
なお、ポリシロキサン系のうち次式で示す液晶Sm C
相を示す温度TSC 、書き込み電圧Vd及び平均分子量Mn
の例を示すと、次の通りである。
(a)k=6,Mn=16400,TSC :70〜90℃,Vd=1V (b)k=8,Mn=15000,TSC :39〜91℃,Vd=1V 〔IV〕ポリエステル系(特願昭61−206851号として本出
願人が出願したものなど) 〔式中のR1はH,CH3又はC2H5、Lは1〜20の整数、kは
1〜30の整数、AはO(酸素)又は−COO−、mは0又
は1、 R2 又は であり Yは−COO−又は−OCO−、R3は−COOR4,−OCOR4,−OR4,
−COR4又は−R4であって、ここでR4(式中、m及びnは、各々独立に、0〜9の整数であ
り、qは、0又は1であり、R5及びR6は、それぞれ−CH
3、Cl又はCNであり、但し、R6が−CH3である場合には、
nは0ではなく、Cは不斉炭素原子を表し、C(*)
はn≠0の場合の不整炭素原子を意味する。)で表され
る基を表す。〕 又は、 〔式中のLは1〜20の整数、kは1〜30の整数、AはO
(酸素)又は−COO−、mは0又は1であり、R1 又は であり、 Yは−COO−,又は−OCO−,R2は−COOR3,−OCOR3,−O
R3,−COR3又は−R3であって、ここでR3(式中、m及びnは、各々独立に、0〜9の整数であ
り、qは、0又は1であり、R4及びR5は、それぞれ−CH
3、Cl又はCNであり、但し、R5が−CH3である場合には、
nは0ではなく、Cは不斉炭素原子を表し、C(*)
はn≠0の場合不整炭素原子を意味する。)で表される
基を表す。〕 これらのポリマーは、通常のポリエステルの縮重合反
応によって得られる。即ち、上記構造の二塩基酸又はこ
れらの酸クロライドと、二価アルコールの縮重合反応に
よって得られる。
これらのポリマーの数平均分子量1,000〜40,000の範
囲にあることが好ましい。この分子量が1,000未満では
このポリマーのフィルムや塗膜としての成形性に支障が
生じる場合があり、一方、400,000を越えると応答速度
が遅い等の好ましくない結果の現れることがある。数平
均分子量の特に好ましい範囲は、R2の種類、kの値、R4
の光学純度等に依存するので一概に規定できないが、通
常1,000〜200,000である。
〔V〕
前記〔I〕ポリアクリレート系、〔II〕ポリエーテル
系、〔III〕ポリシロキサン系及び〔IV〕ポリエステル
系の繰り返し単位を含む共重合体。
前記〔I〕〜〔IV〕の繰り返し単位を含む具体例とし
ては次のものがある。
〔I〕の繰り返し単位と、以下の繰り返し単位を含
む共重合体。
等。(式中R1はH,CH3又はClであり、R2はC110のアル
キル又はアリールである。) この共重合体の数平均分子量Mnは1,000〜200,000であ
り、好ましくは2,000〜100,000である。
また、〔I〕の繰り返し単位は、20〜90%が好まし
い。
〔I〕の繰り返し単位の前駆体単量体である と以下の単量体との重合によって得られる共重合体。
〔式中、R3はC120のアルキル又はアリール(液晶性を
有するビフェニル、フェニルベンゾエイト等を含んでい
てもよい。)である。〕 〔I〕の繰り返し単位と の繰返し単位を含む共重合体。
(式Lは1〜30の整数であり、R2 であり、Xは−COO−、−OCO−又は−CH=N−であり、
R4は−COOR6、−OCOR6、−OR6又は−R6であり、R6はC1
10のアルキル、フロオロアルキル又はクロロアルキル
である。) 本発明に用いられる強電性液晶ポリマーとしては、ポ
リマー中の側鎖の末端部分に不斉炭素が1又は2存在す
るものに限定されるものではなく、側鎖の末端部分に不
斉炭素が3以上含まれるものも使用できる。
また、前記強誘電性液晶ポリマーにSm Cを有する低
分子液晶を混合したものも使用できる。
前記(b)のタイプの強誘電性液晶ポリマーとして、
例えばプロトン供与体及び/又はプロトン受容体をそれ
ぞれに有するポリマーと低分子化合物とのブレンド物
(特願昭61−169288号として本出願人が出願したものか
ら類推できる)等を挙げることができる。
この液晶ポリマーとしては、例えば下記に示す低分子
液晶とポリビニルアセテートとが水素結合して高分子状
となっているものがある。
強誘電性低分子液晶としては、例えば、次のものがあ
る。
(ここで、kは3〜30の整数である。) 4−〔4′−{12−(2,2−ジメチロールプロピオニ
ルオキシ)ドデシルオキシ}ベンゾイルオキシ〕安息香
酸2−メチルブチルエステル 4−〔4′−{12−(2,2−ジアセトキシプロピオニ
ルオキシ)ドデシルオキシ}ベンゾイルオキシ〕安息香
酸2−メチルブチルエステル 4′−〔12−(2,2−ジメチロールプロピオニルオキ
シ)ドデシルオキシ〕ビフェニル−4−カルボン酸2−
メチルブチルエステル 4′−〔12−(2,2−ジアセトキシプロピオニルキ
シ)ドデシルオキシ〕ビフェニル−4−カルボン酸2−
メチルブチルエステル 4−〔4″−{12−(2,2−ジメチロールプロピオニ
ルオキシ)ドデシルオキシ}ビフェニリル−4′−カル
ボニルオキシ〕安息香酸2−メチルブチルエステル 4−〔4″−{12−(2,2−ジアセトキシプロピニル
オキシ)ドデシルオキシ}ビフェニリル−4′−カルボ
ニルオキシ〕安息香酸2−メチルブチルエステル 前記(c)のタイプの強誘電性液晶ポリマーとして
は、例えば強電性低分子液晶と熱可塑性非晶質ポリマー
とのブレンド物〔特願昭59−169590号(特開昭6147427
号)として本出願人が出願〕等を挙げることができる。
この液晶は、熱可塑性非晶質ポリマー10〜80wt%と、
低分子液晶90〜20wt%とからなる液晶組成物であって、
本来は、自己形状保持能力がない低分子液晶に特定の非
晶質ポリマーを一定量加えることによって、この混合物
をフィルム等に形成することを可能にし、このフィルム
状等にすることにより自己形状保持能力を付与したもの
である。
この液晶組成物に用いられる熱可塑性非晶質ポリマー
としては、ポリスチレン、ポリカーボネート等の光学的
異方性を有しないものが用いられる。また、低分子液晶
としては、例えば DOBAMBC(p−デシロキシベンジリデン−アミノ−
2−メチルブチルシンナメート) 4′−オクチルオキシビフェニル−4−カルボン酸
2−メチルブチルエステル 4−(4″−オクチルオキシビフェニリル−4′−
カルボニルオキシ)安息香酸2−メチルブチルエステル 4−オクチルオキシ安息香酸4−(2−メチルブチ
ルオキシ)フェニルエステル 4′−オクチルオキシビフェニル−4−カルボン酸
3−メチル−2−クロロペンチルエステル 3−メチル−2−クロロペンタン酸オクチルオキシ
ビフェニリル−4−エステル ヘキシルオキシベンジリデン−p′−アミノ−2−
クロロプロピルシンナメート 4−(2−メチルブチルベンジリデン)−4′−オ
クチルアニリン等のSm C相をとる強誘電性の液晶化合
物が用いられる。
以下、本発明について、図面を参照しつつ、詳細に説
明する。
第1図は、本発明に係わる液晶光学素子の製造方法の
例を表す略示図であり、全工程にわたって連続的に行う
時の連続生産プロセスを例を示すものである。
第1図において、2枚の可撓性基板のうちのいずれが
一方の基板2は、第1工程Aにおいて、可撓性基板供給
ローラ1から連続的に供給され、配向膜形成工程(a)
へ送られ、該工程(a)において該基板2の片面(電極
層)上に配向膜を形成させた後、所望によりラビング処
理工程(b)へ誘導されてラビング処理を施した後、第
2工程Bへ移送される。この第2工程Bでは、液晶ポリ
マー層形成工程(d)において、基板2上に形成された
配向膜上に印刷又はバーコーター若しくはロールコータ
ーを用いた塗布により強誘電性液晶ポリマー層を形成さ
せ、得られた液晶ポリマー層付基板を、第3工程Cへ送
り出す。一方、他の一方の可撓性基板2′は、第1工程
A′において、可撓性基板供給ローラ1から連続的に供
給され、配向膜形成工程(a)へ送られ、該工程(a)
において基板2′の片面(電極層)上に配向膜を形成さ
せた後、所望によりラビング処理工程(b)へ送られて
ラビング処理を施した後、第2工程B′へ移送される。
この第2工程B′では、所望による、接着層形成工程
(c)において基板2′上に形成された配向膜上に接着
層を形成させ、得られた接着層付基板を第3工程Cへ送
り出す。また、この第2工程B′は省略することも可能
であり、この場合には第1工程A′から送り出された配
向膜付基板をそのまま第3工程Cへ供給する。
第3工程Cでは、第2工程Bで得られた液晶ポリマー
層部基板と第2工程B′で得られた基板もしくは第1工
程で得られた基板とを、積層工程(e)において積層一
体化し、得られた積層体を第4工程Dを送り出す。
第4工程Dでは、まず加熱工程(f)において、第3
工程で得られた積層体を、液晶ポリマーの等方相温度ま
で加熱し、この加熱された積層体は配向工程(g)にお
いて該液晶ポリマーを配向すべくローラ間を通過させる
ことによって該液晶ポリマーを液晶相温度範囲内まで降
温させて配降処理された後、第5工程(E)を経由せず
に巻き取り工程Fにてそのまま巻き取りローラ15で巻き
取られ、本発明に係わる所望の液晶光学素子を得るか、
あるいは第5工程(E)へ送られ、該工程(E)におけ
る偏光板付加工程(h)において上記積層体の片面ある
いは両面の所定の面積に相当する部分に偏光板を貼り付
けた後、巻き取り工程Fにて巻き取りローラ15で巻き取
られ、本発明の所望の液晶光学素子を得る。第1図にお
いて、誘導ローラ16は、基板の移送、誘導の補助用とし
て適宣用いられる誘導ローラを表す。
なお、第1図には、可撓性基板の供給から製品の巻き
取りまでに至る全工程を連続的に行う完全一体化連続生
産プロセスによる製造方法の例を示したが、所望によ
り、各工程で得られた種々の処理済段階の基板を一旦巻
き取りローラ等により巻取ったものを、次の工程へ供給
する方式の連続的生産プロセスを用いることもできる。
また、使用する基板2と基板2′の巾としては、同一
の巾であってもよく、あるいは異なった巾であってもよ
く、例えば、第1図において液晶ポリマー層を形成する
側の基板2の巾を接着層を形成する側の基板2′の巾よ
り若干大きくし、積層工程(e)において積層化された
積層体が、第5図及び第6図に示すように、基板2の両
巾端がともに基板2′の両巾端からそれぞれ若干はみ出
るようにする方法が好適に採用できる。
なお、基板に予め設けられた電極層及び前記第5工程
において貼り付けられる電極層の形状や設定方式として
は、特に制限はないが例えば、液晶ポリマー層を形成す
る側の基板2には、基板の長さ方向(流れ方向)にスト
ライプ状の電極を設け、一方、接着層を形成する基板
2′には、基板の巾方向(流れ方向に直角の方向)に沿
って、所定の長さのストライプ状電極を設ける方式など
を好適に使用することができる。
次に、各工程の主要部について、第1図等の図面を参
照しつつ詳細に説明する。
配向膜形成工程(第1図においては、第1工程A及び
A′における工程(a)) 本発明において、使用する配向膜としては、通常の配
向膜兼絶縁膜として用いられるものを使用することがで
き、具体的には、例えばポリイミド膜、ポリビニルアル
コール(PVA)膜、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)膜、
酸化ケイ素膜等を挙げることができる。
これらの配向膜の形成方式としては、連続プロセスに
適合するものであれば特に制限はなく通常の各種の方式
を使用することができるが、通常は、グラビア、スクリ
ーン等の印刷手法又はバーコーター、ロールコーターを
用いて行う塗布方式等を好適に適用することができる。
なお、第1図においては、この配向膜の塗布方式とし
て、第2図(a)に示す如きいわゆるグラビアコーター
形成の配向膜形成ローラ3を用いる場合について示した
が、これに限定されるものではなく、第2図(b)に示
すマイクログラビアコータも上記の各種の方式等を採用
することもできる。
この配向膜の形成を、上記塗布方式で行う場合には上
記の如き配向膜材を例えば加熱溶融状態又は適当な溶剤
もしくは分散した溶液状として前記可撓性基板上に塗布
することによって行いうるが、この際塗布膜に適宣配向
処理を施す。この配向膜処理は、上記グラビアコータ等
の配向膜形成ローラ3によって塗布と同時に行うことが
でき、この際基板の流れ方向に対する配向膜形成ローラ
の回転方向の角度を適宣調整することによって配向膜の
配向方向を所望の方向の設定することもできる(第2図
(c)を参照)。
以下のようにして形成された配向膜基板は、通常、乾
燥機4を通過せしめるなどして乾燥処理を施された後、
次の工程に送られる。
ラビング処理工程(第1図においては第1工程A及び
A′における工程(b)) このラビング処理工程は、連続プロセスに適合した方
式であれば特に制限はなく、通常の各種のラビング処理
方式によって行うことができるが通常ラビング機構を有
する各種のラビング処理ローラ5を用い好適に行うこと
ができる。第1図においては、ラビング処理ローラ5と
して、第3図(a)に示す如き2軸形式のものを示した
が、これに限定されるものではなく、第3図(b)に示
す如き3軸形式のもの等の各種のものが使用できる。こ
のラビング処理ローラ5の回転方向としては、通常は基
板の流れ方向に沿う方向とすればよいが所望により第3
図(c)の示す如く任意の斜め方向とすることもでき
る。なお、このラビング処理を行うラビング処理工程
(b)を設けることによって配向状態が改善され、得ら
れる液晶光学素子の視覚特性を向上させるなどの効果を
得ることができ、第3図(c)の処理では可撓性基板の
基材として2軸延伸ポリエチレンテレフタレート等を用
いた場合に生じる複屈折による不要な着色を補償するこ
とができる。
このラビング処理工程は、上記の如き効果を得る点等
から、本発明の方法において使用することが好ましい。
接着層形成工程(第1図においては第2工程B′におけ
る工程(c)) この接着層形成工程は、連続プロセスに適合した方式
であれば特に制限はなく、通常の各種の接着層形成方式
を用いて使うことができるが、通常は前記配向膜形成工
程(工程(a))で用いた方式と同様の方式によって接
着剤を配向膜付基板の配向膜面上に塗布した後、所望に
より乾燥機7により乾燥することによって好適に行うこ
とができる。すなわち、接着剤形成ローラ6としては、
配向膜形成ローラ3と同様のものを使用することがで
き、また乾燥機7としても乾燥機4と同様のものを使用
することができる。したがって、例えば、第1工程A′
(若しくはA)で得られた配向膜付基板を一度巻き取り
ローラ等を用いて巻き取り、塗布する基剤を配向膜形成
用基剤に換えて接着剤として、第1工程A′(若しくは
A)の工程(a)で用いた配向膜形成ローラ3及び乾燥
機4を適宣併用することができ、これにより装置の簡略
化をはかることも可能である。なお、接着剤は、液晶ポ
リマー塗布面の外周部に線状となるように塗布するか、
線引きするなどして所望の面上のみに塗布すべく供給し
てもよい。この接着剤の供給は、線引きの場合のディス
ペンサーを用いることにより好適に行うことができる。
なお、この接着層形成工程を加えることによって、積層
化を容易にすることができ、また積層体の加工安定性、
ひいては液晶光学素子の加工及び使用安定性を向上させ
ることができるので、これらの点などから、本発明の方
法に使用することが好ましい。なお、この接着剤形成工
程は、所望に応じて第1図の第2工程Bの後にB′とし
て加えてもよい。
使用する接着剤としては、通常の各種のものを使用す
ることができ、具体的には、例えば、エポキシ樹脂系接
着剤、シリコーン樹脂系接着剤等を挙げることができ
る。
液晶ポリマー層形成工程(第1図においては第2工程B
における工程(d)) この液晶ポリマー層形成工程は、連続プロセスに適合
した方式、すなわち、グラビア、スクリーン印刷等の印
刷又はバーコーター若しくはロールコーターを用いた塗
布により行われる。例えば、所定の液晶ポリマーを液晶
ポリマー形成ローラ8を用いて、配向膜上に塗布した
後、乾燥機9によって適宣乾燥する方式を好適に使用す
ることができる。この液晶ポリマーは、グラビアコータ
ー等によるパターン印刷やマイクログラビアコーター等
による間欠塗布等の手法によって所望の液晶表示素子等
の液晶光学素子の所望の面積に相当する部分にのみ塗布
することができる。この塗布に際して液晶ポリマーは溶
融状態として用いることも可能であるが、通常は適当な
溶剤に溶解もしくは分散した溶液状のものを用いる方
法、あるいは液晶ポリマー自体が流動性の場合には、そ
のままもしくは適宣加熱するなどして流動性を調整した
ものを用いて行うのが好適である。
前記液晶ポリマー層形成ローラ8及びその使用方式と
しては、第2図(a)〜(c)に記載のものと同様のも
のを使用することができ、従って第1工程Aから得られ
た配向膜付基板を一度巻き取りローラ等を用いて巻き取
り、配向膜基剤を液晶ポリマーに代える等して、第1工
程Aの工程(a)で用いた配向膜形成ローラ3および乾
燥機4を併用し、上記の巻き取った基板をこれらに通過
させ方法を用いることによって装置の簡略化を行うこと
もできる。
なお、この液晶膜形成工程は、上記の如く通常2枚の
可撓性基板のうちの一方に対してのみ行うが所望によ
り、第1図の第2工程B′の前にBとして加え両方の基
板に対して実施することができる。液晶ポリマーとて
は、前記した各種の強誘導性液晶ポリマーを使用する。
積層工程(第1図においては第3工程Cにおける工程
(e)) この積層工程は、第1図に示すように、少なくとも一
方の基板に液晶ポリマー層を有する2枚の基板を、液晶
ポリマー層を介して積層一体化することによって行う
(例えば、第6図を参照)。この際用いる積層方式とし
ては、連続プロセスに適合したものであれば特に制限は
なく、公知の積層方式の各種の方式を適用することがで
きるが、通常、第1図に示すように上記2枚の基板を、
少なくとも1対のロールからなる積層ロール10の間を通
過させることにより行う方式が好適に用いられる。な
お、第1図においては、1対のロールからなる1単位の
積層ローラ10を通過させるように示してあるが、所望に
より2単位以上の積層ローラを通過させてもよい。な
お、上記積層ローラ10としては、特に制限はないが、通
常1対のローラのうち、一方を金属ローラとし、他の一
方をゴムローラとするラミネータを好適に使用すること
ができる。
加熱工程(第1図においては、第4工程Dにおける工程
(f)) この加熱工程は、積層工程すなわち第3工程で得られ
た積層体を用いた液晶ポリマーの等方相温度、好ましく
は低温側からの等方相への転移温度をTISO℃としたとき
にTISO+2〜TISO+30℃の温度範囲内まで加熱すること
によって行う。この加熱方式としては、特に制限はない
が通常、加熱恒温槽及び/又は加熱ローラを通過させる
方法によって好適に行うことができる。なお、第1図に
おいては特に好適な加熱方式として、積層体をまず加熱
恒温槽11を通過させて予備加熱した後、加熱ローラ12で
加熱する方法を用いた場合を示してあるが、必ずしもこ
れに限定されるものではなく、1基もしくは2基以上の
加熱恒温槽11のみを通過させる配式、1基もしくは2基
以上の加熱ローラ12を通過させる方式あるいはこれらを
適宜組み合わせた方式などを適用することもできる。
上記加熱ローラ12としては、誘導加熱ローラー、ヒー
ター組み込みローラ等の通常のものを使用することがで
きる。
配向工程(第1図においては、第4工程Dにおける工程
(g)) この配向工程においては、前記加熱工程で加熱された
積層体を用いた液晶ポリマーが液晶相となる液晶相温度
範囲内まで降温させた後、該液晶ポリマーを高度に配向
すべく配向処理する。この配向処理の方式としては、連
続プロセスに適合した方式、すわわち、積層体をローラ
間を通過させる方式が使用され、通常、第1図に示すよ
うに、積層体を少なくとも1単位の1対のローラからな
る配向処理ローラ13のローラ間を通過させる方法を好適
に使用することができる。なお、第1図においては、1
単位の配向処理ローラ13を用いる場合について示した
が、所望により2個以上の配向処理ローラを用いる方式
を使用することもできる。
前記液晶相温度範囲内への降温は、通常、単に配向処
理ローラ13を通過させることによって好適に達成するこ
とができるが、所望により、配向処理ローラ13を通過さ
せる前に、積層体を、例えば風冷方式、冷却機を用いる
方式などの種々の冷却方式を用いることによって、予備
冷却する方法、あるいは、配向処理ローラ自体を冷却せ
しめる方式などを用いて行ってもよい。
なお、第1図においては加熱工程(f)で用いる加熱
ローラ12と配向工程(g)で用いる配向処理ローラとの
連係方式として、第4図(a)に改めて示す如き方式の
ものとして示してあるが、これに限定されるものではな
く、例えば、第4図(b)〜(e)に示す如き方式等の
各種の方式を使用することもできる。
偏光板付加工程(第1図においては、第5工程(E)に
おける工程(h)) この偏光板付加工程は、本発明方法における第5工程
として用いる工程であり、予め偏光板を設けてある化撓
性基板を用いる場合など偏光板の付加を必要としない場
合には省略することができる。
この偏光板付加工程は、配向工程(f)を終了した積
層体の所定の面上に、所定の偏光板を貼りつけることに
よって行う。用いる偏光板の種類としては、通常液晶光
学素子の使用される各種のものを使用することができ
る。また、偏光板の貼り付け方式としても連続プロセス
に適合する方式であれば特に制限はなく、公知の各種の
方式を使用することができ、例えば、前記第2工程B′
の接着層形成工程などを適用することにより配向処理し
た積層体の所定の面上に接着層を形成せしめたのち、該
接着層の面上に前記積層ローラ10などのローラを用いて
偏光板を接着積層一体化する方式などを好適に使用する
ことができる。
〔実施例〕
実施例1 第1図に示す装置を用い、液晶ポリマーとして下記に
示す強誘電性液晶ポリマーを用い、 (Smlは同定していないスメテイック相を表し、数字は
相転移温度を表す。) 基板2,2として、透明電極付きのポリエチレンテレフ
タレート(表面抵抗200Ω/cm2)を用いて、基板の速度
を3m/minとし、以下の処理を行った。
第1工程A,A′ではフッ化ビニリデン/3フッ化エチレ
ン共重合体(PVDFX/TrFE100-X)のうちPUFDF55/Trfe45
を用いてMEK(メチルエチルケトン)で10%溶液とし、
マイクログラビアで塗布した。60℃の乾燥部を50秒で通
過させた後、200rpmでラビング処理を行った。
第2工程Bでは上記ポリマーを塩化メチレンで10%溶
液としマイクログラビアを用い、150rpmで塗布した。こ
の段階で液晶ポリマーの膜厚は2.1μmであった。
一方、第2工程B′ではエポキシ系接着剤(エポタッ
クXA−1295/HQ−1日本ペルノックス製)を用い、ディ
スペンサーでライン状に塗布した。
第3工程Cの積層工程(e)で一体化させ、第4工程
Dで2対の加熱ローラで加熱処理および配向処理を行っ
た。
最初のローラーの設定温度は90℃で2段目のローラの
設定温度68℃とし、等方相から液晶相へと通過させた。
以上の操作によって得られた素子を直交する偏光子に
挟み、±10Vを印加したところコントラスト比約90を得
た。
実施例2 第1図に示す装置を用い、液晶ポリマーとして下記の
強誘電性液晶ポリマー(ポリエーテル系)を用い、 基板2,2′としてITO付きPES基板を用い、これに電子
照射処理したPVDF65/TrFE35をDMA(ジメチルアセトアミ
ド)の5wt%溶液をグラビアコートしたのち80℃、40秒
乾燥させて約50nmの膜を設けた。
上記ポリマーを10%塩化メチレン溶液とし、グラビア
コートし、実際例1と同様にして積層した。なお、接着
材にはスミライトERS−1020/ERS−18(住友ベークライ
ト製)を用いた。配向操作部には3対の加熱ローラを用
い、1段目を110℃、2段目を75℃、3段目を65℃に設
定した。得られた素子を直交する偏光子間に挟み、25℃
で±10V印加したところコントラスト比135を得た。
実施例3 第1図に示す装置を用い、液晶ポリマーとして下記の
強誘電性液晶ポリマー(ポリシロキサン系)を用い、 基板2,2′としてITO付PESを用い、配向膜としてポリ
イミド(サンエバー230、日産化学工業製)の5%N−
2メチルピロリドン溶液を用いた。以下実施例2を同様
にしてポリマーをコートし、素子を得た。直交した偏光
子間でのコントラスト比が40〜87℃の領域に亘って約11
0であった。
〔発明の効果〕
本発明によると、基板としてロール状等の連続供給に
適合した可撓性基板を用い、かつ液晶ポリマーとして強
誘電性液晶ポリマーを用い、しかも特定の工程からな
り、これらの工程を連続的に行うという連続生産プロセ
スを用いているので、高速応答が可能で双安定性が発現
するなど優れた特性を有し、しかも大面積や屈曲面を有
する高品質の液晶表示素子、液晶記憶素子等の液晶光学
素子を、容易に、高効率かつ高い生産性をもって低コス
トで製造することができる実用上著しく有利な液晶光学
素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の液晶光学素子の製造方法に係わる連
続生産プロセスの1例を示す略示図である。第1図中の
A,A′は第1工程、B,B′は第2工程、Cは第3工程、D
は第4工程、(E)は第5工程、Fは第4工程Dまたは
第5工程(E)における巻き取り工程を表し、(a)は
配高膜形成工程、(b)はラビング工程、(c)は接着
層形成工程、(d)は液晶ポリマー層形成工程、(e)
は積層工程、(f)は加熱工程、(g)は配向工程、
(h)は偏光板付加工程を表し、また、1は可撓性基板
供給ローラ、2及び2′は可撓性基板、3は配向膜形成
ローラ、4,7及び9は乾燥機、5はラビングり処理ロー
ラ、6は接着層形成ローラ、8は液晶ポリマー層形成ロ
ーラ、10は積層ローラ、11は加熱槽、12は加熱ローラ、
13は配向ローラ、15は巻き取りローラ、16は誘導ローラ
を表す。 第2図(a)及び第2図(b)は、配向膜形成工程(第
1図においては工程(a))で用いる配向膜形成ローラ
の形式の例を表す略示図である、2″は基版、3aはグラ
ビアコータ、3bはマイクログラビアコータを表す。ま
た、第2図(c)は配向膜形成工程(a)で実施される
配向処理の一例を示す略示図であり、2″は基板を表
し、21は基板の流れを方向ベクトル、22は配向膜形成ロ
ーラのロールの回転方向ベクトル、23は配向方向ベクト
ルを表す。 第3図(a)及び第3図(b)は、ラビング処理工程
(第1図においては工程(b))で用いるラビング処理
ローラの形式の例を表す略示図であり、また、第3図
(c)はラビング処理ローラの使用方式の一例を示す略
示図である。図中2″は基板、24はラビング処理ローラ
を表す。 第4図(a)、(b)、(c)、(d)及び(e)は、
加熱工程(第1図においては工程(f))で用いられる
加熱ローラと配向工程(第1図では工程(g))で用い
られる配向処理ローラの連係方式の例を示す略示図であ
る。図中2″は基板、12,12′及び12″加熱ローラ、13,
13′および13″は配向処理ローラ、14および14′はそれ
ぞれ加熱ローラまたは配向処理ローラを表す。 第5図は、積層体の構成、液晶ポリマー層および接着層
の形成状態の例を略示する平面図(部分断面図)であ
り、図中、2および2′は基板、17はポリマー層、18は
接着剤層、19は積層体を表す。 第6図(a)及び第6図(b)は積層工程(第1図にお
いては工程(e))で用いる積層方式の一例を示す略示
図であり、第6図(a)はその正面図を示し、第6図
(b)を上面側からの平面図を表す。図中2,2′は可撓
性基板、10は積層ローラ、17は液晶ポリマー層、18は接
着層、19は積層体を表す。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2枚の可撓性基板により液晶ポリマーを挟
    持する液晶光学素子の製造方法において、2枚の可撓性
    基板それぞれに配向膜を形成する配向膜形成工程を含む
    第1工程、該第1工程で得た2枚の配向膜付可撓性基板
    の少なくとも一方の基板の配向膜上に印刷又バーコータ
    ー若しくはロールコーターを用いた塗布により強誘電性
    液晶ポリマー層を形成する液晶ポリマー層形成工程を含
    む2工程、前記第1工程で得た配向膜付可撓性基板と前
    記第2工程で得た液晶ポリマー層付基板、あるいは前記
    第2工程で得た2枚の液晶ポリマー層付基板同士を該液
    晶ポリマー層を介して積層する積層工程を含む第3工
    程、及び該第3工程で得た積層体を該液晶ポリマーの等
    方相温度まで加熱する加熱工程と前記加熱された積層体
    をローラ間を通過させることによって該液晶ポリマーを
    液晶相温度範囲内まで降温させて配向処理する配向工程
    を含む第4工程からなり、かつこれらの工程を連続的に
    行うことを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
  2. 【請求項2】液晶ポリマーの等方相温度まで可熱する加
    熱工程を加熱ローラ及び/又は加熱恒温槽を通過させる
    ことによって行う請求項1に記載の液晶光学素子の製造
    方法。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載の液晶光学素子の製造
    方法において、配向膜を形成した可撓性基板の少なくと
    も一方の基板の配向膜面上に接着層を形成する接着層形
    成工程を加えることを特徴とする液晶光学素子の製造方
    法。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の液晶光学
    素子の製造方法において、少なくとも一方の配向膜を形
    成した可撓性基板にラビング処理を施すラビング処理工
    程を加えることを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
  5. 【請求項5】請求項4に記載の液晶光学素子の製造方法
    において、少なくとも一方のラビング処理した配向膜付
    可撓性基板の配向膜上に接着層を形成する接着層形成工
    程を加えることを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
  6. 【請求項6】2枚の可撓性基板により液晶ポリマーを挟
    持する液晶光学素子の製造方法において、2枚の可撓性
    基板それぞれに配向膜を形成する配向膜形成工程を含む
    第1工程、該第1工程で得た2枚の配向膜付可撓性基板
    の少なくとも一方の基板の配向膜上には印刷又はバーコ
    ーター若しくはロールコーターを用いた塗布により強誘
    電性液晶ポリマー層を形成する液晶ポリマー層形成工程
    を含む第2工程、前記第1工程で得た配向膜付可撓性基
    板と前記第2工程で得た液晶ポリマー層付基板、あるい
    は前記第2工程で得た2枚の液晶ポリマー層付基板同士
    を、該液晶ポリマー層を介して積層する積層工程を含む
    第3工程と第3工程で得た積層体を該液晶ポリマーの等
    方相温度まで加熱する加熱工程と前記加熱された積層体
    をローラ間を通過させることによって該液晶ポリマーを
    液晶相温度範囲内まで降温させて配向処理する配向工程
    を含む第4工程、及び該第4工程によって得た配向処理
    された積層体に偏光板を貼り付ける偏光板付加工程を含
    む第5工程からなり、かつこれらの工程を連続的に行う
    ことを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
  7. 【請求項7】液晶ポリマーを等方相温度まで加熱する加
    熱工程を、積層体を加熱ローラ及び/又は加熱恒温槽を
    通過させることによって行う請求項6に記載の液晶光学
    素子の製造方法。
  8. 【請求項8】請求項6又は7に記載の液晶光学素子の製
    造方法において、配向膜を形成した可撓性基板の少なく
    とも一方の基板の配向膜面上に接着層を形成する接着層
    形成工程を加えることを特徴とする液晶光学素子の製造
    方法。
  9. 【請求項9】請求項6〜8のいずれかに記載の液晶光学
    素子の製造方法において、少なくとも一方の配向膜を形
    成した可撓性基板にラビング処理を施すラビング処理工
    程を加えることを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
  10. 【請求項10】請求項9に記載の液晶光学素子の製造方
    法において、少なくとも一方のラビング処理した配向膜
    付可撓性基板の配向膜上に接着層を形成する接着層形成
    工程を加えることを特徴とする液晶光学素子の製造方
    法。
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