KR20170037523A

KR20170037523A - 광학 소자의 제조 방법 및 광학 소자

Info

Publication number: KR20170037523A
Application number: KR1020160118290A
Authority: KR
Inventors: 사토시 니이야마; 레미 가와카미
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2017-04-04
Also published as: CN106556943B; JP2017062396A; CN106556943A; TWI710828B; TW201721245A

Abstract

(과제) 광학 소자의 투과 및 산란하는 영역에서 응답 불균일의 발생이 억제된 광학 소자를 효율적으로 제조하는 방법을 제공한다.
(해결 수단) 제 1 발명의 광학 소자의 제조 방법은, 적어도 일방에 전극이 형성되고, 적어도 일방이 투명한 1 쌍의 기판의 일방의 기판에, 흡수단의 파장이 λ_Smax 인 광 중합 개시제 S 를 함유하는 경화성 수지 조성물을 도포하여 둑상부를 형성하는 공정과, 상기 둑상부의 내측에 액정 화합물, 경화성 화합물 및 흡수단의 파장이 λ_Tmax 인 광 중합 개시제 T 를 함유하는 액정 조성물을 도포하는 공정과, 타방의 기판을 일방의 기판에 중첩하는 공정과, 상기 둑상부에 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax이상이고 λ_Smax 보다 짧은 제 1 광을 투명 기판면측으로부터 조사하여 시일부를 형성하는 공정과, 상기 액정 조성물에 피크 파장 λ_T 가 λ_Tmax 보다 짧은 제 2 광을 투명 기판면측으로부터 조사하여 전기 광학 기능층을 형성하는 공정을 갖는다.

Description

광학 소자의 제조 방법 및 광학 소자{PROCESS FOR PRODUCING OPTICAL ELEMENT, AND OPTICAL ELEMENT}

본 발명은, 전압의 인가에 의해 광학 특성이 변화하는 전기 광학 기능층을 갖는 광학 소자의 제조 방법과 광학 소자에 관한 것이다.

적어도 일방에 전극이 형성되어 있는 1 쌍의 투명 기판과 상기 투명 기판 사이에 협지되고, 액정 화합물과 기둥상 수지의 복합체로 이루어지고, 입사광의 투과와 산란을 전기적으로 전환할 수 있는 전기 광학 기능층을 갖는 광학 소자가 알려져 있다 (예를 들어 특허문헌 1).

특허문헌 1 에는, 1 쌍의 투명 기판이 그 둘레 가장자리부에 형성된 에폭시 수지에 의해 대향하여 첩합 (貼合) 된 액정셀에, 액정과 기둥상 수지의 전구체 (경화 전의 조성물) 를 주입하고, 전구체에 자외선을 조사하여 기둥상 수지를 형성하는 제조 방법이 기재되어 있다.

최근, 이 광학 소자의 전기 광학 특성을 이용하여, 조광 유리나 프로젝션 디스플레이용 스크린 등으로의 응용이 기대되고 있다. 그 때문에, 광학 소자를 대면적 또는 대량 생산할 수 있는 제조 방법의 제안이 요구되고 있다.

일본 공개특허공보 2005-202391호 국제 공개 2013-027548호

액정 패널의 제조 방법으로는, 진공 주입법이나 액정 적하 공법 (One Drop Filling 법, 이하 ODF 법이라고 한다) 이 알려져 있다. 특허문헌 1 에 기재된 액정 패널의 제조 방법은 진공 주입법이다.

ODF 법의 일례는, 1 쌍의 투명 전극이 형성된 기판 중 어느 일방의 둘레 가장자리에 자외선 경화형의 경화성 수지 조성물의 둑상부를 형성하고, 둑상부에 둘러싸이는 영역에 상기 수지 조성물과 접촉하지 않도록 액정 재료를 디스펜서나 잉크젯 헤드 등을 사용하여 도포하고, 감압 환경하에서 타방의 기판과 첩합하고, 그 후, 상압 환경하에서 경화성 수지 조성물에 자외선을 조사하여 경화하고 시일부를 형성하여, 액정 패널을 얻는 방법이다.

특허문헌 1 에 기재된 광학 소자를, 종래의 ODF 법으로 제조하고자 하면, 둑상부의 자외선 경화형의 경화성 수지 조성물에 자외선을 조사했을 때에, 그 누설광에 의해 광학 소자의 전구체 재료가 일부 경화된다. 이로써, 광학 소자는, 누설광에 의한 조사부와 비조사부 사이에서 전압의 인가에 의해 변화하는 투과/산란 응답이 상이한 현상 (응답 불균일) 이 발생하는 문제가 있었다.

진공 주입법에서는, 액정셀에 전구체를 주입하는 주입구에 자외선 경화성 수지 조성물을 도포하고, 자외선을 조사하여 시일부를 형성한다. 그 때문에, 상기한 ODF 법의 경우와 마찬가지로, 얻어진 광학 소자는 응답 불균일이 발생하는 문제가 있었다. 이 문제는, 특허문헌 1 에 기재된 방법과 같이, 액정셀을 하나씩 제조할 때에는 문제가 되지 않았지만, 액정셀을 대량으로 제조할 때에 문제가 될 우려가 있다.

한편, 특허문헌 2 에는, ODF 법을 이용하여, 베이킹을 개선시킨 광학 소자를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 2 에 기재된 방법은, 액정상과의 계면을 구성하는 면 상에 폴리머층을 형성하는 고분자 안정화 공정을 도입하는 것을 특징으로 하고 있다. 구체적으로는, 일방의 기판의 표면에 액정 재료 및 모노머를 함유하는 액정 조성물을 적하하는 공정과, 상기 일방의 기판의 외측 가장자리를 따라 시일재를 도포하고, 상기 모노머의 흡수 파장단보다 40 ㎚ 이상 장파장의 광을 조사하여 시일재를 경화하는 공정과, 상기 액정 조성물에 광을 조사하여 모노머를 중합시키는 공정을 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법이 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 2 에 개시되어 있는 방법에서는, 응답 불균일의 억제는 가능하지만, 시일재를 경화하는 광의 파장이 길기 때문에, 화합물의 반응성이 낮아져, 양호한 효율의 제조가 곤란하였다.

본 발명은, 상기 문제를 감안하여, 광학 소자의 투과 및 산란하는 영역 (이하, 작동 영역이라고 한다) 에서 응답 불균일의 발생이 억제된 광학 소자를 효율적으로 제조하는 방법의 제공을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 작동 영역에서 응답 불균일의 발생이 억제된 광학 소자의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하는 것이다.

제 1 발명의 광학 소자의 제조 방법은, 적어도 일방에 전극이 형성되고, 적어도 일방이 투명한 1 쌍의 기판의 일방의 기판에, 흡수단의 파장이 λ_Smax 인 광 중합 개시제 S 를 함유하는 경화성 수지 조성물을 도포하여 둑상부를 형성하는 공정과, 상기 둑상부의 내측에 액정 화합물, 경화성 화합물 및 흡수단의 파장이 λ_Tmax 인 광 중합 개시제 T 를 함유하는 액정 조성물을 도포하는 공정과, 타방의 기판을 일방의 기판에 중첩하는 공정과, 상기 둑상부에 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax이상이고 λ_Smax 보다 짧은 제 1 광을 투명 기판면측으로부터 조사하여 시일부를 형성하는 공정과, 상기 액정 조성물에 피크 파장 λ_T 가 λ_Tmax 보다 짧은 제 2 광을 투명 기판면측으로부터 조사하여 전기 광학 기능층을 형성하는 공정을 갖는다.

본 발명의 광학 소자의 제조 방법은, 타방의 기판을 일방의 기판에 중첩하는 공정은 상압하여도 되고, 감압하여도 된다. 광학 소자의 결함을 방지하는 점에서, 상기 기판을 중첩하는 공정은 감압하에서 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 광학 소자의 제조 방법은, 상기 공정을 갖고 있으면 그 순서는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 시일부를 형성하는 공정의 후에, 타방의 기판을 일방의 기판에 적층해도 된다.

제 2 발명의 다른 광학 소자의 제조 방법은, 적어도 일방에 전극이 형성되고, 적어도 일방이 투명한 1 쌍의 기판이 대향 배치되고, 1 쌍의 기판의 둘레 가장자리부에 제 2 시일부와 주입구를 갖는 액정셀에, 상기 주입구로부터 액정 화합물, 경화성 화합물 및 흡수단의 파장이 λ_Tmax 인 광 중합 개시제 T 를 함유하는 액정 조성물을 진공 주입하는 공정과, 상기 주입구에 흡수단의 파장이 λ_Smax 인 광 중합 개시제 S 를 함유하는 경화성 수지 조성물을 도포하고, 상기 경화성 수지 조성물에 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax이상이고 λ_Smax 보다 짧은 제 1 광을 조사하여 시일부를 형성하는 공정과, 상기 액정 조성물에 피크 파장 λ_T 가 λ_Tmax 보다 짧은 제 2 광을 투명 기판면측으로부터 조사하여 전기 광학 기능층을 형성하는 공정을 갖는다.

제 3 발명의 광학 소자는, 적어도 일방에 전극이 형성된 1 쌍의 투명 기판과, 상기 1 쌍의 투명 전극의 둘레 가장자리부에 형성된 시일재와, 상기 1 쌍의 투명 기판과 시일재에 둘러싸인 영역에 존재하고, 전압의 인가에 의해 광을 투과하는 상태와 산란하는 상태를 제어할 수 있는 전기 광학 기능층을 갖고, 시일재와 전기 광학 기능층은 광 중합 개시제를 함유하고, 시일재에 함유되는 광 중합 개시제 S 의 흡수단의 파장 λ_Smax 가, 전기 광학 기능층에 함유되는 광 중합 개시제 T 의 흡수 파장 λ_Tmax 보다 길다.

본 발명의 광학 소자의 제조 방법에 의하면, 광학 소자의 제조 공정에 있어서, 시일부의 형성에서는 작동 영역의 조성물이 경화되지 않고, 시일부가 경화된 후에 작동 영역의 조성물이 경화된다. 그 때문에, 작동 영역이 시일부와 인접하는 영역에 있어서 응답 불균일의 발생이 억제된다. 또, 본 발명은, 작동 영역이 시일부와 인접하는 영역에 있어서 응답 불균일이 없는 광학 소자가 얻어진다.

도 1 은 본 실시형태의 ODF 법의 둑상부를 형성하는 공정의 상면도이다.
도 2 는 본 실시형태의 ODF 법의 액정 조성물을 도포하는 공정의 상면도이다.
도 3 은 본 실시형태의 ODF 법으로 적층체를 얻는 공정의 단면도이다.
도 4 는 본 실시형태의 ODF 법의 시일부를 형성하는 공정의 상면도이다.
도 5 는 본 실시형태의 ODF 법으로 얻어진 광학 소자의 상면도이다.
도 6 은 본 실시형태의 ODF 법의 둑상부를 형성하는 공정의 상면도이다.
도 7 은 본 실시형태의 ODF 법의 광학 소자를 절단하는 공정의 상면도이다.
도 8 은 액정셀의 단면도이다.
도 9 는 본 실시형태의 진공 주입법으로 시일부를 형성하는 공정의 단면도이다.
도 10 은 아세토니트릴 용액의 Irgacure819 의 흡수 특성을 나타내는 도면이다.
도 11 은 아세토니트릴 용액의 BiPE 의 흡수 특성을 나타내는 도면이다.
도 12 는 예 1 ∼ 5 에서 전기 광학 기능층의 형성에서 사용한 케미컬 램프의 광 발색 분포의 그래프이다.

제 1 발명에 관련된 광학 소자의 제조 방법의 일 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

(제 1 실시형태)

제 1 발명에 관련된 광학 소자의 제조 방법의 제 1 실시형태는,

적어도 일방에 전극이 형성되고, 적어도 일방이 투명한 1 쌍의 기판의 일방의 기판의 둘레 가장자리부에, 흡수단의 파장이 λ_Smax 인 광 중합 개시제 S 를 함유하는 경화성 수지 조성물을 도포하여 둑상부를 형성하는 공정과,

상기 둑상부의 내측에 액정 화합물, 경화성 화합물 및 흡수단의 파장이 λ_Tmax 인 광 중합 개시제 T 를 함유하는 액정 조성물을 도포하는 공정과,

감압 분위기하에서, 타방의 기판을 일방의 기판에 중첩하고, 1 쌍의 기판과 미경화의 둑상부에서 액정 조성물이 밀봉된 적층물을 얻는 공정과,

상기 둑상부에 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax이상이고 λ_Smax 보다 짧은 제 1 광을 투명 기판면으로부터 조사하여 시일부를 형성하는 공정과,

상기 액정 조성물에 피크 파장 λ_T 가 λ_Tmax 보다 짧은 제 2 광을 투명 기판면측으로부터 조사하여 전기 광학 기능층을 형성하는 공정을 갖는다.

(둑상부를 형성하는 공정)

본 실시형태는, 기판 (2) 의 둘레 가장자리부에 경화성 수지 조성물 (1) 을 도포하는 공정을 갖는다. 도 1 은 본 공정의 상면도이고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 기판 (2) 의 주면 상에 경화성 수지 조성물 (1) 을 도포하여 둑상부 (3) 가 형성된다. 둑상부 (3) 는, 경화성 수지 조성물 (1) 이 미경화인 상태이다.

경화성 수지 조성물 (1) 은, 1 종 이상의 광 경화성 화합물과 흡수단의 파장이 λ_Smax 인 광 중합 개시제 S 를 필수 성분으로서 함유한다.

본 명세서에 있어서, 흡수단의 파장이란, 광 중합성 개시제의 흡수 파장역에서 가장 긴 파장을 말한다. 흡수단의 파장은, 구체적으로는, 아세토니트릴로 임의의 농도로 희석시키고, 광로 길이 10 ㎜ 의 광을 사용한 흡광도 측정에 있어서, 흡광도 (Absorbance/㎝) 가 0.01 이하가 되었을 때의 파장을 말한다.

광 중합 개시제 S 는, 광 중합 개시제 T 보다 흡수단의 파장이 긴 것이 사용된다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 광 중합 개시제 S 와 광 중합 개시제 T 는, 흡수단의 파장이 λ_Smax ＞ λ_Tmax 인 관계가 만족되고 있는 것이 사용된다.

상기한 조건을 만족시키기 위해서, 광 중합 개시제 S 로는 흡수단의 파장이 장파장에 위치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 광 중합 개시제 S 로는, 아세토페논계, 케탈계, 벤조인 또는 벤조인에테르계, 포스핀옥사이드계, 벤조페논계, 티오크산톤계, 퀴논계 등의 광 중합 개시제를 들 수 있다. 그 중에서도 보다 장파장측에 있어서 흡수를 가지는 포스핀옥사이드계가 바람직하다. 또, 흡수 파장역이 상이한 2 종 이상의 광 중합 개시제를 병용함으로써, 경화 시간을 보다 앞당기거나, 표면 경화성을 높이거나 할 수 있다.

광 중합 개시제 S 의 질량 비율은, 경화성 수지 조성물 (1) 의 전체 질량에 대해 0.01 ∼ 10 질량％ 가 바람직하고, 0.1 ∼ 2.5 질량％ 가 바람직하다. 광 중합 개시제 S 의 함유량이 0.01 질량％ 미만에서는, 경화성 수지 조성물 (1) 에 광을 조사하여도, 충분한 경화 반응이 일어나지 않아, 시일부 (8) 의 신뢰성을 저해할 우려가 있다. 한편으로, 광 중합 개시제의 양이 10 질량％ 초과에서는, 둑상부 (3) 의 표층에서만 경화 반응이 진행되어, 중앙부의 경화가 불충분한 시일부 (8) 가 형성되어 시일부 (8) 의 신뢰성을 저해할 우려가 있다.

경화성 수지 조성물 (1) 에 함유되는 1 종 이상의 광 경화성 화합물은, 공지된 경화성 수지 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 아크릴 수지, 에네티올계 수지, 비닐 수지, 알릴 수지 등을 들 수 있다.

또, 경화성 수지 조성물 (1) 에는, 광 경화성 화합물 이외에 열 경화성 수지 화합물을 함유해도 된다. 열 경화성 수지 조성물로는, 에폭시 수지, 페놀 수지 등을 들 수 있다.

또한, 경화성 수지 조성물 (1) 에는, 첨가제를 함유해도 된다. 첨가제로는, 광 증감제, 중합 금지제, 광 경화 촉진제, 연쇄 이동제, 광 안정제 (자외선 흡수제, 라디칼 포획제 등), 산화 방지제, 난연화제, 접착성 향상제 (실란 커플링제 등), 안료, 또는 염료 등을 들 수 있다.

본 실시형태에 사용되는 기판 (2) 으로는, 유리 기판, 폴리에스테르 필름 등의 필름 기판, 또는 알루미늄 기판 등의 금속판 등을 들 수 있다. 1 쌍의 기판은, 적어도 일방이 투명하면 되고, 상기한 재료 중에서 동일한 기판끼리로 구성할 필요는 없다. 예를 들어, 기판의 일방을 전극의 기능도 겸비하는 알루미늄 기판으로 하고, 타방의 기판을 투명한 유리 기판으로 하는 경우, 기판의 양방을 투명한 유리판으로 하는 경우 등을 들 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 상기 기판의 형상은 한정되지 않고, 평면상이나 곡면 등의 이형상으로 해도 된다.

적어도 일방의 기판에 형성되는 전극으로는, 예를 들어, ITO (인듐산화주석) 등의 금속 산화물의 투명 박막 등을 들 수 있다. 또한, 기판으로서 금속판을 사용하는 경우에는, 기판 자체가 전극의 기능을 구비할 수 있다.

기판 상에 전극을 형성하는 경우, 전극의 형상은 기판의 주면 상 전체에 형성하는 구성 (베타상) 이어도 되고, 기판 상의 소정의 장소에만 형성하는 구성 (예를 들어, 도트상) 이어도 된다. 또, 전기력선이 기판 주면에 평행한 방향으로 발생하는 구성이어도 된다. 기판 주면에 평행한 전기력선을 발생시키는 전극으로는, 빗살상의 전극을 들 수 있다. 전극은 스퍼터링법, 진공 증착법 등에 의해 형성할 수 있다.

기판의 주면에는, 액정을 배향시키는 배향막을 형성해도 된다. 이로써, 예를 들어, 액정을 기판 주면에 대해 수직의 방향으로 배향할 수 있다. 배향막은, 예를 들어 기판 상에 박막을 형성하여 러빙 처리를 실시하는 방법, 기판 상의 전극을 직접 연마하는 방법에 의해 형성할 수 있다.

기판의 주면에는 절연막을 형성해도 된다. 기판이 투명한 경우에는, 절연막은 투명한 것이 바람직하다. 투명한 절연막으로는, SiO₂-TiO₂ 계의 금속 산화막 등을 들 수 있다.

본 공정에 있어서는, 기판 (2) 의 주면에 도시되지 않은 투명 전극과 배향막이 형성되어 있다. 본 공정에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 디스펜서 (4) 를 사용하여, 기판 (2) 의 주면 상에 형성된 배향막상의 둘레 가장자리부에 경화성 수지 조성물 (1) 을 도포하고, 둑상부 (3) 를 형성한다.

디스펜서 (4) 에 의한 도포성과 둑상부 (3) 의 높이를 유지하는 점에서, 경화성 수지 조성물 (1) 의 점도는 0.05 ∼ 500 ㎩·s 인 것이 바람직하다. 경화성 수지 조성물 (1) 의 점도가 낮은 경우라도, 도포의 직후에 광을 조사함으로써, 광 조사 후의 점도를 바람직한 범위로 증점시켜 사용하면 된다. 또, 경화성 수지 조성물 (1) 의 점도가 높은 경우에 있어서는, 디스펜서 (4) 를 가온하여, 바람직한 범위의 점도로 제어하면 된다.

둑상부 (3) 의 높이는 자유롭게 설정할 수 있다. 둑상부 (3) 를 높게 하는 경우에는, 디스펜서 (4) 에 의한 경화성 수지 조성물 (1) 의 도포량을 많게 하거나, 디스펜서 (4) 의 속도를 느리게 하거나, 또는 디스펜서 (4) 를 다중으로 그리거나 하는 등의 방법이 채용된다.

경화성 수지 조성물 (1) 의 도포는 디스펜서 (4) 를 사용한 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다이코더 방식, 잉크젯 방식 또는 스크린 인쇄 방식 등을 사용해도 경화성 수지 조성물 (1) 을 도포할 수 있다.

(액정 조성물 (5) 을 도포하는 공정)

본 실시형태는, 둑상부 (3) 로 둘러싸인 영역 중에, 액정 조성물 (5) 을 도포하는 공정을 갖는다. 도 2 는 본 공정의 상면도이고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 액정 조성물 (5) 의 도포는, 둑상부 (3) 와 액정 조성물 (5) 이 접하지 않도록 실시된다.

액정 조성물 (5) 은 액정 화합물, 경화성 화합물 및 흡수단의 파장이 λ_Tmax 인 광 중합 개시제 T 를 함유한다.

상기 액정 화합물의 액정의 종류로는, 네마틱 액정, 콜레스테릭 액정, 스멕틱 액정 및 강유전성 액정 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 네마틱 액정을 사용하는 것이 바람직하다. 네마틱 액정은, 다른 액정에 비해 액정 온도 범위가 넓고, 점성이 작기 때문에, 액정 소자의 동작 온도 범위를 넓게, 또한 동작 속도를 크게 할 수 있기 때문이다.

액정 화합물의 유전율 이방성이 정 및 부의 양방인 것을 사용할 수 있다. 광학 소자의 구동 전압을 작게 할 수 있는 점에서, 액정 화합물은 유전율 이방성의 절대치가 큰 것이 바람직하다.

상기 액정 화합물로는, 일반적인 표시 재료로서 혹은 전계 구동형 표시 소자의 재료로서 사용되는 여러가지 것을 사용 가능하다. 구체적으로는, 비페닐계, 페닐벤조에이트계, 시클로헥실벤젠계, 아족시벤젠계, 아조벤젠계, 아조메틴계, 터페닐계, 비페닐벤조에이트계, 시클로헥실비페닐계, 페닐피리딘계, 시클로헥실피리미딘계, 콜레스테롤계 등을 들 수 있다.

액정 화합물은 1 종의 액정 화합물을 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상의 액정 화합물을 조합하여 사용해도 된다.

상기 경화성 화합물은, 본 제조 방법에서 얻어진 광학 소자로 기둥상 수지가 되는 성분이며, 기둥상 수지는 액정 화합물의 배향을 규제하는 재료이다.

경화성 화합물은, 경화 후에 투과율이 높고, 액정 화합물을 배향할 수 있는 것이 사용된다.

이와 같은 경화성 화합물로는, 예를 들어, 식 1 ∼ 식 3 으로 나타내는 화합물을 들 수 있다.

A¹-O-(R¹)_m-O-Z-O-(R²)_nO-A² 식 1

A³-(OR³)_o-O-Z'-O-(R⁴O)_p-A⁴ 식 2

여기서, A¹, A², A³, A⁴ 는 각각 독립적으로 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 글리시딜기 또는 알릴기다. R¹, R², R³, R⁴ 는 각각 독립적으로 탄소수 2 ∼ 6 의 알킬렌기이다. Z, Z' 는 각각 독립적으로 2 가의 메소겐 구조부이다. m, n, o, p 는 각각 독립적으로 1 ∼ 10 의 정수이다. 여기서, 「독립적으로」란, 조합이 임의로서, 어떠한 조합도 가능한 것을 의미한다. 또, 경화성 화합물이 그 분자 중의 부제 탄소에 의해 선광성을 갖고 있어도 된다.

[화학식 1]

여기서, A⁵ ∼ A⁷ 은 각각 독립적으로, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 비닐에테르기, 비닐기 또는 글리시딜에테르기이다. R⁵ 는 탄소 원자 사이에 1 개 또는 복수 개의 에테르성 산소 원자를 갖고 있어도 되는 직사슬 또는 분기상 탄소수 1 ∼ 50 의 1 ∼ 3 가의 유기기이다. q, r, s 는 각각 독립적으로 0 ∼ 3 이다. 단, q ＋ r ＋ s = 1 ∼ 3 이다.

본 실시형태에 있어서는, 광 중합 개시제 T 는, 광 중합 개시제 S 보다 흡수단의 파장이 짧은 것이 사용된다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 광 중합 개시제 S 와 광 중합 개시제 T 는, 흡수단의 파장이 λ_Smax ＞ λ_Tmax 의 관계가 만족되고 있는 것이 사용된다.

상기한 조건을 만족시키기 위해서, 광 중합 개시제 T 는 흡수단의 파장이 단파장에 위치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 광 중합 개시제 T 로는, 아세토페논계, 케탈계, 벤조인 또는 벤조인에테르계 등을 들 수 있다. 또, 흡수 파장역이 상이한 2 종 이상의 광 중합 개시제를 병용함으로써, 경화 시간을 앞당기거나 표면의 경화성을 높일 수 있다.

중합 개시제 T 의 함유량은, 경화성 화합물과의 상용성의 관점 및 경화성 화합물의 중합 반응성을 담보하는 관점에서, 경화성 화합물의 합계량 100 질량부에 대하여 0.1 ∼ 20 질량부가 바람직하다. 0.1 ∼ 10 질량부가 보다 바람직하다. 경화성 화합물의 중합 후의 기둥상 수지에 있어서, 높은 분자량이나 높은 비저항이 요구되는 경우, 중합 개시제 T 의 함유량을 0.1 ∼ 5 질량부로 하는 것이 더욱 바람직하다.

액정 조성물 (5) 에는 액정 화합물, 경화성 화합물, 및 중합 개시제 T 이외의 다른 성분을 함유해도 된다.

다른 성분으로는, 안트라퀴논계, 스티릴계, 아조메틴계, 아조계 등의 각종 이색성 색소를 들 수 있다. 이들 성분을 함유하면, 액정 조성물 (5) 을 경화하여 얻어지는 전기 광학 기능층의 콘트라스트비를 높게 할 수 있고, 안정성을 향상시킬 수 있다. 또, 다른 성분으로서 산화 방지제, 자외선 흡수제, 각종 가소제를 함유해도 된다. 이들 성분을 함유함으로써, 액정 조성물 (5) 을 경화하여 얻어지는 전기 광학 기능층의 안정성이나 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 공정에 있어서는, 둑상부 (3) 로 둘러싸인 영역 중에, 소정량의 액정 조성물 (5) 이 도포되면 되고, 그 방법은 한정되지 않는다. 액정 조성물 (5) 을 도포하는 방법으로는, 도 2 에 나타내는 디스펜서 (4) 에 의한 도포, 도시되지 않은 잉크젯 방식 및 다이코트 방식 등을 들 수 있다.

(기판을 적층하는 공정)

본 실시형태는, 주면 상에 둑상부 (3) 와 액정 조성물 (5) 을 갖는 기판 (2) 에 기판을 감압 분위기하에서 적층하는 공정을 갖는다. 이로써, 1 쌍의 기판과 둑상부 (3) 로 액정 조성물 (5) 이 밀봉된 적층체가 얻어진다.

1 쌍의 기판을 감압 환경에서 적층하고, 얻어진 적층체를 상압의 환경으로 옮기는 공정을 거치면, 적층체 (7) 의 내외의 압력차에 의해 가압되어, 기판 (2) 과 기판 (6) 이 적절한 거리 (이하, 셀 갭이라고 한다) 를 갖고 대향된다. 또, 감압하에서 적층함으로써, 광학 소자의 광학 결함의 원인이 되는 기포가 적층체 중에 발생하기 어려워진다.

기판 (2) 과 기판 (6) 사이에는, 스페이서를 협지해도 된다. 이 경우, 기판 (2) 에 스페이서를 산포하여 기판 (6) 을 적층한다. 스페이서를 사용함으로써, 기판 (2) 과 기판 (6) 의 셀 갭을 조정할 수 있고 또한 고정시킬 수 있다.

스페이서의 재료로는, 예를 들어, 유리 입자, 수지 입자, 알루미나 입자, 유리 파이버, 필름을 사용할 수 있다. 스페이서의 형상으로는, 구상 스페이서, 파이버형 스페이서, 기둥상의 스페이서 등을 들 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 셀 갭은 1 ∼ 50 ㎛ 가 바람직하고, 3 ∼ 30 ㎛ 가 보다 바람직하다. 셀 갭을 이 범위로 하면, 광학 소자의 콘트라스트 (투명 상태와 산란 상태의 비율) 를 높게 할 수 있고, 전기 광학 기능층을 구동시키는 전압을 낮게 할 수 있다.

기판 (6) 은, 기판 (2) 과 동일한 것을 사용할 수 있다. 또, 기판 (6) 의 주면에는, 기판 (2) 과 동일한 전극, 배향막 및 절연막을 가져도 된다.

도 3 은, 본 공정을 진공 챔버 (10) 에서 실시하는 경우의 단면도이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 기판 (2, 6) 을 진공 챔버 (10) 에 반입한다. 진공 챔버 (10) 내의 상부에는, 복수의 흡착 패드를 갖는 상측 정반이 배치되고, 하부에는, 하측 정반 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 상측 정반은, 에어 실린더에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

기판 (2) 은, 둑상부 (3) 와 액정 조성물 (5) 을 갖는 면을 위로 하여 하측 정반 상에 고정된다. 기판 (6) 은, 흡착 패드에 장착된다. 이어서, 진공 챔버 (10) 내의 공기를 진공 펌프에 의해 흡인한다. 진공 챔버 (10) 내의 분위기 압력이, 예를 들어 1 ∼ 100 ㎩ 의 감압 분위기에 이른 후, 기판 (6) 을 상측 정반의 흡착 패드에 의해 흡착 유지한 상태에서, 아래에 대기하고 있는 기판 (2) 을 향하여 에어 실린더를 동작시켜 하강시킨다. 그리고, 액정 조성물 (5) 이, 기판 (2, 6) 과 둑상부 (3) 에 의해 밀봉된 적층체 (7) 를 구성하고, 감압 분위기하에서 소정 시간, 적층체 (7) 를 유지한다.

또한, 하측 정반에 대한 기판 (2) 의 장착 위치, 흡착 패드의 개수, 상측 정반에 대한 기판 (6) 의 장착 위치 등은, 기판 (2, 6) 의 크기, 형상 등에 따라 적절히 조정한다. 이 때, 흡착 패드로서 정전 척을 사용하고, 예를 들어 일본 특허출원 제2008-206124호에 첨부된 명세서 (본 명세서에 도입된다) 에 기재된 정전 척 유지 방법을 채용함으로써, 유리 기판을 안정적으로 감압 분위기하에서 유지할 수 있다.

(시일부를 형성하는 공정)

본 실시형태에서는, 투명 기판으로부터 둑상부 (3) 에 피크 파장이 λ_S 인 제 1 광을 조사하는 공정을 갖는다. 도 4 는 본 공정의 상면도이고, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 둑상부 (3) 의 경화성 수지 조성물 (1) 이 광 경화되어 시일부 (8) 가 형성된다. 본 실시형태에 있어서, 시일부 (8) 는 경화성 수지 조성물 (1) 의 적어도 일부가 경화되어 있는 상태를 말하고, 완전 경화에 한정되지 않는다.

본 공정은, 기판 (2 또는 6) 의 투명 기판측으로부터 광을 조사하면 된다. 적층체 (7) 의 기판의 일방이 투명 기판인 경우, 그 투명 기판으로부터 광을 조사한다. 적층체 (7) 의 기판의 양방이 투명한 기판인 경우, 일방의 투명 기판으로부터 광을 조사해도 되고, 양방의 투명 기판으로부터 광을 조사해도 된다. 양방의 투명 기판으로부터 광을 조사하는 방법으로는, 예를 들어, 적층체 (7) 의 양면에 광원을 설치하는 방법, 적층체 (7) 를 거울 상에 두고, 적층체 (7) 의 일면측으로부터 광을 조사하는 방법 등을 들 수 있다.

시일부 (8) 의 형성은, 액정 조성물 (5) 이 둑상부 (3) 와 접하지 않은 상태에서 실시한다. 둑상부 (3) 와 액정 조성물 (5) 이 접하면, 미경화의 경화성 수지 조성물 (1) 과 액정 조성물 (5) 이 혼합된 영역이 발생하고, 이 영역을 경화하면, 얻어진 광학 소자의 응답 불균일의 원인이 될 우려가 있다.

본 공정에 있어서, 조사하는 제 1 광의 피크 파장 λ_S 는, 광 중합성 개시제 T 의 흡수단의 파장 λ_Tmax이상이고, 광 중합성 개시제 S 의 흡수단의 파장 λ_Smax 보다 짧다. 이 광을 조사함으로써 둑상부 (3) 의 경화성 수지 조성물 (1) 에 함유되는 경화성 화합물만이 중합하고 경화되어 시일부 (8) 가 형성된다. 본 공정에서는, 제 1 광의 파장 λ_S 를, 광 중합성 개시제 T 및 광 중합성 개시제 S 의 흡수단의 파장에 따라 자유롭게 변경할 수 있다. 광의 파장 λ_S 는, 광 중합성 개시제 T 의 흡수단의 파장 λ_Tmax 보다 길고, 광 중합성 개시제 S 의 흡수단의 파장 λ_Smax 보다 짧은 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서, 광의 피크 파장은, 조사하는 광의 파장이 500 ㎚ 이하인 영역에 있어서, 출력이 최대인 파장을 말한다.

제 1 광은, 피크 파장 λ_S 의 피크의 반치폭이 20 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.

파장 λ_S 는 λ_Tmax 보다 10 ㎚ 이상 긴 파장인 것이 바람직하다. 이로써, 제조 공정에 있어서의 파장 마진이 넓어진다. 또, 동일한 이유로, 파장 λ_S 는 λ_Tmax 보다 20 ㎚ 이상 긴 파장인 것이 바람직하다.

제 1 광을 조사할 수 있는 광원으로는, 자외선-LED 또는 자외선 램프나 고압 수은등 등을 들 수 있다. 또한, 자외선 램프나 고압 수은등을 사용하는 경우에는, λ_Tmax이하의 파장의 광을 커트하는 필터를 병용한다.

본 공정에서는, 둑상부 (3) 를 따라 광원 (11) 을 주사하고, 둑상부 (3) 에 제 1 광을 조사해도 되고, 둑상부 (3) 와 둑상부 (3) 로 둘러싸인 액정 조성물 (5) 에 걸치는 면광원을 사용하여 제 1 광을 조사해도 된다. 제 1 광을 조사할 때에는, 투명 기판 (기판 (2 또는 6)) 의 둑상부 (3) 의 내측의 영역에 차광부를 형성해도 된다. 이로써, 둑상부 (3) 에만 제 1 광을 조사할 수 있다.

본 공정은, 상압하에서 실시해도 되고, 적층체 (7) 를 가압하면서 실시해도 된다.

본 공정은, 액정 조성물 (5) 이 액정상을 나타내는 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 액정 조성물 (5) 이 상온에서 액정상을 나타내지 않고, 높은 온도에서 액정상을 나타내는 경우, 본 공정은 항온조 등을 사용하여 상온보다 높은 온도로 유지된 환경에서 실시하는 것이 바람직하다. 본 공정은, 액정 조성물 (5) 의 경화성 화합물은 반응하지 않지만, 본 공정의 온도를, 액정 조성물 (5) 이 액정상 (액정 화합물과 경화성 화합물이 상용하고 있는 상태) 을 나타내지 않는 온도, 즉, 액정 화합물과 경화성 화합물이 상분리되는 온도로 하면, 그 후의 공정에서 온도를 높이거나 해도, 액정 조성물 (5) 중에 함유되는 경화성 화합물의 농도 분포에 편차가 발생하는 경우가 있고, 불균일인 전기 광학 기능층이 형성되어, 응답 불균일의 원인이 될 우려가 있다.

액정 조성물 (5) 이 액정상을 나타내는 온도는, 사용하는 액정 화합물 및 경화성 화합물의 종류에 의존한다. 예를 들어, 경화성 화합물로서 액정성의 경화성 화합물의 함유량이 많은 경우, 경화성 화합물과 액정 화합물의 상용성이 높아지고, 상온에서 액정상을 나타내기 쉽다. 한편으로, 경화성 화합물로서 비액정성의 경화성 화합물의 함유량이 많은 경우, 경화성 화합물과 액정 화합물의 상용성이 낮아지고, 상온에서 액정상을 나타내기 어렵고, 액정상을 나타내려면 액정 조성물 (5) 의 온도를 높게 할 필요가 있다.

본 공정에 있어서, 시일부 (8) 는 경화성 수지 조성물 (1) 의 유동성을 저하시키는 정도로 경화시키면 된다. 본 공정에 있어서 경화 비율이 낮아도, 액정 조성물 (5) 의 경화에 사용하는 피크가 파장 λ_T 인 제 2 광의 조사에 의해, 시일부 (8) 에 잔존하는 미반응의 경화성 수지 조성물 (1) 을 경화시킬 수 있다. 그 결과, 시일부 (8) 의 경화률을 충분히 할 수 있다.

(전기 광학 기능층을 형성하는 공정)

본 실시형태에서는, 투명 기판을 통하여 액정 조성물 (5) 에 피크가 파장 λ_T 인 제 2 광을 조사하는 공정을 갖는다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 이 공정에 의해, 액정 조성물 (5) 에 함유되는 경화성 화합물이 광 경화되어, 전기 광학 기능층 (9) 이 형성된다.

전기 광학 기능층 (9) 의 형성은, 액정 조성물 (5) 이 1 쌍의 기판 (2, 6) 사이를 유동하고, 시일부 (8) 와 접하고 있는 상태를 기다려 실시한다. 이로써, 시일부 (8) 내의 전역에 전기 광학 기능층 (9) 이 충전된다.

본 공정에 있어서, 조사하는 제 2 광의 피크 파장 λ_T 는, 광 중합성 개시제 T 의 흡수단의 파장 λ_Tmax 보다 짧다. 제 2 광을 조사함으로써 적층체 (7) 에 함유되는 모든 경화성 화합물이 중합하여 경화된다. 즉, 액정 조성물 (5) 에 함유되는 경화성 화합물과 시일부 (8) 에 잔존하고 있는 미경화의 경화성 수지 조성물 (1) 이 중합하여 경화된다.

제 2 광을 조사할 수 있는 광원으로는, 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 케미컬 램프 등을 들 수 있다. 본 공정에 있어서는, λ_T 이하의 파장의 광이 조사되어도 되므로, 컷오프 필터를 사용하지 않아도 된다.

본 공정에서는, 투명 기판의 적어도 상기 전기 광학 기능층을 형성하는 영역에 제 2 광을 조사하는 것이 바람직하다. 적어도 상기 전기 광학 기능층을 형성하는 영역에 광을 조사함으로써, 액정 조성물 (5) 의 경화성 화합물을 경화시키면서, 시일부 (8) 에 잔존하는 미반응의 경화성 수지 조성물 (1) 을 경화시킬 수 있다.

본 공정에 있어서, 액정 조성물 (5) 에 피크 파장이 λ_T 인 제 2 광을 조사하면, 경화성 화합물이 중합에 의해 경화되어 기둥상 수지를 형성하고, 액정 화합물과 상분리되어, 액정 화합물과 기둥상 수지를 함유하는 전기 광학 기능층 (9) 이 형성된다. 본 공정에 있어서, 상분리되기 전의 액정 조성물 (5) 은 균일한 용액이며, 액정상을 나타내는 것이 바람직하다. 상분리 전의 액정 조성물 (5) 이 액정상이면, 상분리된 후에 균일한 전기 광학 기능층 (9) 이 형성된다.

본 공정에 있어서의 압력, 온도 및 제 2 광의 조사 방법은, 시일부 (8) 를 형성하는 공정과 동일한 방법이 채용된다.

또한, 제 1 광과 제 2 광을 조사하는 방법 및 조건은 동일해도 되고, 상이해도 된다.

(제 2 실시형태)

본 발명에 관련된 광학 소자의 제조 방법의 제 2 실시형태는, 1 쌍의 기판 중에 복수의 광학 소자를 형성하고, 광학 소자의 형성 후에 각각으로 분리하는 공정을 갖는 것 이외에는, 제 1 실시형태와 동일하다. 따라서, 이하의 설명에서는, 제 1 실시형태와 동일한 공정에 대해서는 설명을 생략한다.

즉, 적어도 일방에 전극이 형성되고, 적어도 일방이 투명한 1 쌍의 기판의 일방의 기판에, 흡수단의 파장이 λ_Smax 인 광 중합 개시제 S 를 함유하는 경화성 수지 조성물을 도포하여 복수의 둑상부를 형성하는 공정과,

상기 복수의 둑상부의 내측에 액정 화합물, 경화성 화합물 및 흡수단의 파장이 λ_Tmax 인 광 중합 개시제 T 를 함유하는 액정 조성물을 도포하는 공정과,

타방의 기판을 일방의 기판에 중첩하는 공정과,

상기 각 둑상부에 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax이상이고 λ_Smax 보다 짧은 제 1 광을 투명 기판면측으로부터 조사하여 시일부를 형성하는 공정과,

상기 액정 조성물에 피크 파장 λ_T 가 λ_Tmax 보다 짧은 제 2 광을 투명 기판면측으로부터 조사하여 전기 광학 기능층을 형성하는 공정과,

시일부를 따라 1 쌍의 기판에 협지된 전기 광학 기능층을 분리하는 공정을 갖는다.

(둑상부를 형성하는 공정)

본 실시형태는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 기판 (21) 에 경화성 수지 조성물 (1) 을 도포하고, 복수의 둑상부 (31) 를 형성하는 공정을 갖는다.

본 공정을 설명하는 도 6 에서는, 기판 (21) 에 둑상부 (31) 을 4 개 형성하고 있다. 그러나, 본 공정에서는, 기판 (21) 에 형성하는 둑상부 (31) 의 수는 한정되지 않는다. 둑상부 (31) 의 수는, 4 개보다 적어도 되고, 4 개보다 많아도 된다. 하나의 기판에 형성하는 둑상부의 수가 많을수록, 효율적으로 광학 소자를 제조할 수 있으므로 바람직하다.

(분리 공정)

본 실시형태에서는, 1 쌍의 기판 사이에 복수의 전기 광학 기능층이 형성되어 있는 적층체 (71) 로부터, 시일부를 따라 광학 소자를 분리하는 공정을 갖는다.

분리하는 방법은, 예를 들어, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 레이저 광원 (13) 을 사용하여 분리하는 방법, 도시되지 않은 다이싱법 등을 들 수 있다.

다음으로, 제 2 발명에 관련된 광학 소자의 제조 방법의 일 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

(제 3 실시형태)

본 발명에 관련된 광학 소자의 제조 방법의 제 3 실시형태는,

적어도 일방에 전극이 형성되고, 적어도 일방이 투명한 1 쌍의 기판이 대향 배치되고, 1 쌍의 기판의 둘레 가장자리부에 제 2 시일부와 주입구를 갖는 액정셀에, 상기 주입구로부터 액정 화합물, 경화성 화합물 및 흡수단의 파장이 λ_Tmax 인 광 중합 개시제 T 를 함유하는 액정 조성물을 진공 주입하는 공정과,

상기 주입구에 흡수단의 파장이 λ_Smax 인 광 중합 개시제 S 를 함유하는 경화성 수지 조성물을 도포하고, 상기 경화성 수지 조성물에 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax이상이고 λ_Smax 보다 짧은 제 1 광을 조사하여 시일부를 형성하는 공정과,

이하의 설명에서는, 제 1 실시형태와 동일한 공정에 대해서는 설명을 생략한다.

(진공 주입 공정)

본 실시형태에서는, 액정 조성물 (5) 을 진공 주입법으로 액정셀 (14) 에 충전한다.

도 8 은 액정셀 (14) 을 주입구 (16) 측에서 본 단면도이다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 액정셀 (14) 은 기판 (2) 및 기판 (6) 이 대향 배치되어 있고, 기판 (2, 6) 의 주위에는 제 2 시일부 (15) 와 주입구 (16) 를 갖는다.

제 1 실시형태와 마찬가지로, 기판 (2, 6) 은, 적어도 일방이 투명하고, 적어도 일방에는 전극 및 필요에 따라 배향막 또는 절연막이 형성되어 있다. 제 2 시일부 (15) 는, 예를 들어, 에폭시 수지 등의 액정셀로 사용되고 있는 공지된 시일재를 사용할 수 있다.

(시일부 형성 공정)

본 공정에서는, 액정 조성물 (5) 이 충전되어 있는 액정셀 (14) 의 주입구 (16) 에 경화성 수지 조성물 (1) 을 도포하고, 경화성 수지 조성물 (1) 에 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax이상이고 λ_Smax 보다 짧은 제 1 광을 조사하여 시일부를 형성한다.

주입구 (16) 에 경화성 수지 조성물을 도포하는 공정은, 공지된 방법을 채용할 수 있다.

경화성 수지 조성물 (1) 에 조사하는 제 1 광은 제 1 실시형태와 동일하다. 이로써, 경화성 수지 조성물 (1) 이 경화되고, 주입구 (16) 에 시일부 (8) 가 형성되고, 액정셀이 봉지된다. 본 공정에서 조사하는 제 1 광의 피크 파장 λ_S 는, λ_Tmax이상이고 λ_Smax 보다 짧기 때문에, 액정셀에 충전되어 있는 액정 조성물 (5) 의 경화성 화합물은 중합되지 않고, 혹은 중합을 극소량으로 억제할 수 있으므로 경화성 수지 조성물 (1) 만이 경화되어 시일부 (8) 가 형성된다. 그 때문에, 광학 소자의 작동 영역 중, 시일부 (8) 와 인접하는 영역에 있어서 산란시의 불균일의 발생이 억제된다.

이 때, 시일부 (8) 는 완전 경화되어 있지 않아도 된다. 액정 조성물 (5) 의 경화성 화합물의 경화에 이용되는 피크 파장이 λ_T 인 제 2 광을 조사함으로써, 시일부 (8) 에 잔존하는 미반응의 경화성 수지 조성물 (1) 을 더욱 경화시킬 수 있기 때문이다.

피크 파장 λ_S 는 λ_Tmax 보다 10 ㎚ 이상 긴 파장인 것이 바람직하다. 이로써, 제조 공정에 있어서의 파장 마진이 넓어진다. 또, 동일한 이유로, 피크 파장 λ_S 는 λ_Tmax 보다 20 ㎚ 이상 긴 파장인 것이 바람직하다.

제 1 광을 조사하는 광원, 및 제 1 광을 조사하는 환경 (압력 및 온도) 은 제 1 실시형태와 동일하다.

본 공정의 일 양태는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 복수의 액정셀 (14) 을 사용하여, 각 액정셀 (14) 의 주입구 (16) 를 광원 (17) 을 향하여 배치하고 광을 조사한다. 그 때문에, 고정된 광원 (17) 을 사용하여, 제 1 광을 조사할 수 있다. 즉, 본 공정은, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 복수의 액정셀 (14) 에 제 1 광을 동시에 닿게 할 수 있어, 종래의 진공 주입법에 의한 광학 소자의 제조 방법에 대하여, 생산성이 비약적으로 향상된다.

(전기 광학 기능층을 형성하는 공정)

본 실시형태에서는, 투명 기판측으로부터 액정 조성물 (5) 에 피크 파장이 λ_T 인 제 2 광을 조사하는 공정을 갖는다. 이 공정에 의해, 액정 조성물 (5) 에 함유되는 경화성 화합물이 광 경화되어, 액정셀 (14) 중에 전기 광학 기능층 (9) 이 형성된다.

본 공정에 있어서 조사하는 제 2 광의 피크 파장 λ_T 는, 제 1 및 제 2 실시형태와 동일하다.

본 공정은, 액정셀 (14) 의 투명 기판측으로부터 피크 파장이 λ_T 인 제 2 광을 조사한다.

본 공정에 있어서, 액정 조성물 (5) 에 제 2 광을 조사하면, 경화성 화합물이 중합에 의해 경화되어 기둥상 수지를 형성하고, 액정 화합물과 상분리되어, 액정 화합물과 기둥상 수지를 함유하는 전기 광학 기능층 (9) 이 형성된다. 본 공정에 있어서, 상분리되기 전의 액정 조성물 (5) 은 균일한 용액이며, 액정상을 나타내는 것이 바람직하다. 상분리 전의 액정 조성물 (5) 이 액정상이면, 상분리된 후에 균일한 전기 광학 기능층이 형성된다.

(광학 소자)

본 발명에 관련된 광학 소자의 일 실시형태에 대해 설명한다. 본 발명에 관련된 광학 소자는, 구동 전압의 인가에 따라 입사광을 투과하는 상태와 산란하는 상태를 가역적으로 제어할 수 있다.

본 실시형태에 관련된 광학 소자는, 1 쌍의 기판과, 1 쌍의 기판 사이에 협지된 전기 광학 기능층과 시일부를 갖는다. 시일부는, 전기 광학 기능층 (9) 과 접하여 둘러싸도록 형성되어 있다. 본 실시형태의 광학 소자에는, 1 쌍의 투명 기판의 전기 광학 기능층과 접하는 면에, 투명 전극, 배향층 및 절연막 (도시 생략) 이 형성되어 있다.

상기 전기 광학 기능층은, 예를 들어, 기둥상 수지와, 기둥상 수지 사이의 영역에 복수의 액정 도메인이 형성되어 있다. 그리고, 흡수단의 파장이 λ_Tmax 인 광 중합 개시제 T 가, 액정 도메인 및 기둥상 수지 중 어느 것에 함유되어 있다. 또한, 상기 시일부는 흡수단의 파장이 λ_Smax 인 광 중합 개시제 S 를 함유한다. 본 실시형태에 있어서, 상기 λ_Smax 는 λ_Tmax 보다 장파장측에 위치한다. λ_Smax 가 λ_Tmax 와의 차는 10 ㎚ 이상인 것이 바람직하고, 20 ㎚ 이상인 것이 보다 바람직하다.

전기 광학 기능층에는 복수의 기둥상 수지가 존재한다. 기둥상 수지는, 그 장축 방향이 기판의 주면의 법선 방향과 대략 일치하고 있는 것과, 이 법선 방향으로부터 틸트하고 있는 것이 혼재하고 있다. 또한, 법선 방향으로부터 틸트하고 있는 기둥상 수지란, 기판 주면의 법선을 기준으로 하여 기둥상 수지의 장축 방향이 기울어져 있는 경우를 말한다. 기판 주면의 법선과 기둥상 수지의 장축 방향이 이루는 각도를 틸트각이라고 한다.

기둥상 수지 중 틸트 배향하고 있는 것의 평균 틸트각은 15 ∼ 50°인 것이 바람직하다. 평균 틸트각이 50°이하이면, 광학 소자의 구동 전압을 낮게 할 수 있다. 또, 평균 틸트각이 15°이상이면, 광학 소자의 내충격성이 향상된다. 평균 틸트각은 20 ∼ 30°인 것이 보다 바람직하다.

기둥상 수지 중 틸트 배향하고 있는 것의 틸트 방위는, 특별히 한정되지 않는다.

기둥상 수지는, 기둥상 수지의 적어도 일부가 지분부 (枝分部) 를 구비하고 있어도 된다. 또, 지분부를 통하여 서로 상이한 기둥상 수지와 연결되어도 된다.

기둥상 수지의 단축 방향의 직경은 0.05 ∼ 1 ㎛ 인 것이 바람직하다. 상기 직경이 0.05 ㎛ 이상이면, 광학 소자의 내충격성이 향상된다. 상기 직경이 1 ㎛ 이하이면 광학 소자가 광을 투과하는 상태에 있어서, 투명성을 담보할 수 있다. 상기 직경은 0.1 ∼ 0.5 ㎛ 가 보다 바람직하고, 0.2 ∼ 0.3 ㎛ 가 더욱 바람직하다.

기판 주면에 평행한 방위면의 기둥상 수지의 점유 면적은, 기판 근방으로부터 이간됨에 따라 작아지는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 액정 도메인 영역을 1 쌍의 기판 사이의 중앙부 영역에 형성할 수 있다. 그 결과, 광학 소자의 구동 전압을 낮게 할 수 있다.

액정 도메인에 함유되는 액정 화합물은, 상기한 광학 소자의 제조 방법에서 설명한 것을 채용할 수 있다. 기둥상 수지의 경화 전의 경화성 수지 조성물은, 상기한 광학 소자의 제조 방법에서 설명한 것을 채용할 수 있다.

광 중합 개시제 S 및 T 는 상기한 광학 소자의 제조 방법에서 설명한 것을 채용할 수 있다.

광학 소자 (100) 의 기판 (2, 6), 투명 전극 (18), 배향막 (19) 은 광학 소자의 제조 방법에서 설명한 것을 채용할 수 있다.

(변형예)

광학 소자 (101) 는, 하기의 점 이외에는 광학 소자 (100) 와 동일하다.

기판 (2) 및 기판 (6) 이 대향 배치되어 있고, 기판 (2, 6) 의 주위에 제 2 시일부 (15) 와 주입구 (16) 를 갖는 액정셀 (14) 과, 1 쌍의 기판 사이에 협지된 전기 광학 기능층 (9) 과, 주입구 (16) 를 봉지하는 시일부 (8) 를 갖는다. 그리고, 상기 전기 광학 기능층 (9) 은 액정 도메인, 기둥상 수지 및 도시되지 않은 흡수단의 파장이 λ_Tmax 인 광 중합 개시제 T 를 함유하고, 상기 시일부 (8) 는 흡수단의 파장이 λ_Smax 인 광 중합 개시제 S 를 함유한다.

실시예

본 발명을 실시예를 사용하여 설명한다. 본 발명은 하기 실시예에 한정하여 해석되지 않는다. 예 1, 3 및 4 가 본 발명의 실시예이고, 예 2, 5 가 비교예이다.

(경화성 수지 조성물의 조정)

자외선 경화성 수지 화합물 (3051：ThreeBond 사 제조) 100 질량％ 에 대하여 아실포스핀옥사이드계 중합 개시제 S1 (Irgacure819：BASF 사 제조) 을 0.3 질량％ 첨가하고, 80 ℃ 로 가열한 핫 스터러 상에서 1 시간 가열 교반하여, 경화성 수지 조성물 (1) 을 얻었다. 중합 개시제 S1 의 λ_Smax 는 453 ㎚ 였다.

도 10 에 아세토니트릴 용액 중의 아실포스핀옥사이드계 중합 개시제 S1 (Irgacure819：BASF 사 제조) 의 농도가 0.001 ％, 0.01 ％ 및 0.1 ％ 인 흡수 특성을 나타낸다.

(액정 조성물의 조정)

부의 유전 이방성을 갖는 네마틱 액정 (Tc = 98 ℃, Δε = -5.6, Δn = 0.220) 90 질량부에, 하기 화합물 1 을 6 질량부, 하기 화합물 2 를 4 질량부가 되도록 조합하였다. 중합 개시제 T 로서 벤조인이소프로필에테르 (BiPE：TCI 사) 를 경화성 화합물의 총량에 대해 1 질량％ 가 되도록 첨가하였다. 상기의 조합액을 80 ℃ 로 가열한 핫 스터러 상에서 가열 교반하여, 경화성 화합물이 균일하게 액정 중에 용해된 액정 조성물 (1) 을 얻었다. 중합 개시제 T 의 λ_Tmax 는 383 ㎚ 였다.

도 11 에 아세토니트릴 용액 중의 벤조인이소프로필에테르 (BiPE：TCI 사) 의 농도가 0.001 ％, 0.01 ％ 및 0.1 ％ 인 흡수 특성을 나타낸다.

[화학식 2]

[화학식 3]

(ODF 법)

(예 1)

1 쌍의 유리 기판 상에 투명 전극으로서 ITO (인듐주석 산화물) 박막을 형성하였다.

각 전극 상에 절연막으로서 SiO₂-TiO₂ 계의 금속 산화막을 약 50 ㎚ 로 형성하였다.

각 절연막 상에 배향막으로서 프리틸트각이 약 90°가 되는 폴리이미드 박막을 형성하고, 이들을 투명 기판으로 하였다.

일방의 투명 기판에 6.0 ㎛ 직경의 비드를 산포하고, 기판의 둘레 가장자리부를 따라, 경화성 수지 조성물 (1) 을 디스펜서를 사용하여 묘화하여 둑상부를 형성하였다. 이 때, 디스펜서와 추종하도록, 피크 파장을 395 ㎚ 에 갖는 자외선 LED 광원 (장치명：P/N MLL14-395, Spectrum Illumination 사 제조) 을 사용하여 자외광을 조사하여, 둑상부의 경화성 수지 조성물을 증점시켰다. 이 때, 둑상부의 경화성 수지 조성물은 둑상부의 형상을 유지하고 있지만, 완전하게는 경화되어 있지 않고, 스패출러 등으로 누르면 무너지거나, 또는 택성을 갖는 정도의 단단함이었다.

둑상부로 둘러싸인 영역에 액정 조성물 (1) 을, 디스펜서를 사용하여 복수 개 지점으로 나누어 디스펜스하였다.

1 쌍의 정반의 승강 장치가 설치된 진공 챔버 내에, 상기 투명 기판을 하측 정반에 세팅하고, 대향측이 되는 유리 기판을 세팅하였다. 이어서, 진공 챔버 내를 10 ㎩ 이 될 때까지 배기하였다. 감압 장치 내의 승강 장치로, 상기 1 쌍의 유리 기판을 접근시키고, 2 ㎪ 의 압력으로 압착한 적층체를 얻었다. 이 때, 둑상부와 액정 조성물 (1) 은 접하지 않았었다.

상기 적층체를 상압 분위기하로 되돌리고, 일방의 투명 기판측으로부터 적층체의 둘레 가장자리부에 형성된 둑상부에, 피크 파장 λ_S 가 395 ㎚ 인 제 1 광을 둑상부를 따라 조사하여, 시일부를 형성하였다. 상기 제 1 광은, 자외선 LED 광원 (장치명：P/N MLL14-395, Spectrum Illumination 사 제조) 을 사용하여, 파장 300 - 500 ㎚ 역에 있어서의 적산 강도 30 mW/㎠ 로 50 초간에 걸쳐 조사를 실시하였다. 또한, 조도 측정은 OceanOptics 사의 광학 분광기 USB4000 을 사용하여 실시하였다. 둑상부에 조사한 적산 조사량은 1500 mJ/㎠ 였다. 또, 자외선 LED 의 피크 파장의 피크의 반치폭은 20 ㎚ 였다.

다음으로, 시일부와 액정 조성물 (1) 이 접한 것을 확인한 후, 전기 광학 기능층을 형성하는 영역에 존재하는 액정 조성물 (1) 에 피크 파장 λ_T 가 365 ㎚ 인 제 2 광을 조사하여, 액정 조성물 (1) 이 액정과 기둥상 수지로 상분리된 전기 광학 기능층을 형성하였다.

제 2 광은, 케미컬 램프 (FL-15BL：NEC 제조) 를 사용하여, 상하로부터 2 mW/㎠ 의 강도 조건으로 15 분간에 걸쳐 광 조사하였다. 케미컬 램프의 광 발색 분포는 도 12 와 같다.

얻어진 광학 소자는 전압을 인가하고 있지 않은 상태에서 높은 투명성을 나타내고, Haze 는 2 ％ 이하였다. 시일부와 전기 광학 기능층의 작동부의 경계 영역에 불균일은 없고, 전압 인가에 의해 발생하는 산란 변화도 소자면 내에 있어서 균일하였다.

(예 2)

둑상부의 노광 광원으로서 피크 파장 λ_S 가 365 ㎚ 를 갖는 자외선 광원 (LN-425UV365-PSC：CCS 사 제조) 을 사용한 것 이외에는, 예 1 과 동일한 조작으로 광학 소자를 얻었다.

얻어진 광학 소자는 전압을 인가하고 있지 않은 상태에서 높은 투명성을 나타내고, Haze 는 2 ％ 이하였다. 그러나, 광학 소자에 전압을 인가한 결과, 시일부로부터 소자 내측의 작동 영역에 걸쳐 시일부 외주을 따른 프레임상의 응답 불균일이 확인되었다.

(진공 주입법)

(예 3)

예 1 과 동일한 투명 기판을 사용하였다. 이들 투명 기판에 직경 6 ㎛ 의 수지 비드로 이루어지는 스페이서를 개재하여 대향시키고, 주입구 이외를 에폭시 수지에 의해 봉지하여 액정셀을 제조하였다.

40 ℃ 로 가온한 진공 오븐을 사용하여, 주입구로부터 상기 액정셀에 상기 액정 조성물 (1) 을 진공 주입법에 의해 충전하였다.

주입구에 상기 경화성 수지 조성물 (1) 을 도포하였다. 이어서, 경화성 수지 조성물 (1) 에, 피크 파장 λ_S 가 395 ㎚ 인 제 1 광을 조사하고, 주입구에 시일부를 형성하였다. 제 1 광은, 자외선 LED 광원 (P/N MLL14-395：Spectrum Illumination 사 제조) 을 사용하여, 파장 300 - 500 ㎚ 역에 있어서의 적산 강도 30 mW/㎠ 로 약 50 초간에 걸쳐 광 조사하였다. 이 때의 적산 조사량은 1500 mJ/㎠ 였다. 조도 측정에는 OceanOptics 사의 광학 분광기 USB4000 을 사용하여 측정하였다.

본 공정에서는, 전기 광학 기능층을 형성하는 영역에 존재하는 액정 조성물 (1) 에 제 1 광이 직접 닿지 않도록, 시일제가 도포되어 있는 변의 상측 방향으로부터 광 조사하였다.

다음으로, 액정셀의 양방의 투명 기판측으로부터 액정 조성물 (1) 에 피크 파장 λ_T 가 365 ㎚ 인 제 2 광을 조사하여, 액정 조성물 (1) 이 액정과 기둥상 수지로 상분리된 전기 광학 기능층을 형성하였다.

제 2 광은, 케미컬 램프 (FL-15BL：NEC 제조) 를 사용하여, 상하로부터 2 mW/㎠ 의 조건으로 15 분간에 걸쳐 광 조사하였다.

(예 4)

경화성 수지 조성물 (1) 의 노광 광원으로서 피크 파장 λ_S 가 385 ㎚ 를 갖는 자외선 광원 (LLR126×21-79UV385：Altec 사 제조) 을 사용한 것 이외에는, 예 3 과 동일한 조작으로 광학 소자를 얻었다.

(예 5)

경화성 수지 조성물 (1) 의 노광 광원으로서 피크 파장 λ_S 가 365 ㎚ 를 갖는 자외선 광원 (LN-425UV365-PSC：CCS 사 제조) 을 사용한 것 이외에는, 예 3 과 동일한 조작으로 표시 소자를 얻었다.

얻어진 광학 소자는 전압을 인가하고 있지 않은 상태에서 높은 투명성을 나타내고, Haze 는 2 ％ 이하였다. 그러나, 광학 소자에 전압을 인가한 결과, 시일부를 중심으로 한 반타원상으로 응답 불균일이 확인되었다.

예 1 ∼ 5 에서 얻어진 광학 소자의 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이 예 1 은 ODF 법에 의해 응답 불균일이 없는 광학 소자가 얻어졌다. 이들 예는, 시일부를 형성하는 제 1 광과 전기 광학 기능층을 형성하는 제 2 광에 대하여, 사용한 제 1 광과 제 2 광은 모두 제 1 광의 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax이상이고 λ_Smax 보다 짧고, 제 2 광의 피크 파장 λ_T 가 λ_Tmax 보다 짧다는 조건을 만족하였다.

예 3 및 예 4 는, 진공 주입법으로 제조한 광학 소자로 응답 불균일이 없는 광학 소자가 얻어졌다. 이들 예는, 주입구의 시일부를 형성하는 제 1 광과 전기 광학 기능층을 형성하는 제 2 광에 대하여, 사용한 제 1 광과 제 2 광은 모두 제 1 광의 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax이상이고 λ_Smax 보다 짧고, 제 2 광의 피크 파장 λ_T 가 λ_Tmax 보다 짧다는 조건을 만족하였다.

한편으로, 예 2 는 ODF 법을 사용하고, 예 5 는 진공 주입법으로 제조한 광학 소자에 있어서, 주입구의 시일부를 형성하는 제 1 광의 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax 보다 짧다. 이 때문에, 시일부를 형성할 때에, 시일부와 액정 조성물이 인접하고 있는 영역에 있어서, 액정 조성물의 일부가 경화되고, 그 결과, 시일부와 근접한 지점과 정상부 사이에 구동 특성의 차이로부터 발생하는 응답 불균일이 발생하였다고 생각된다.

1 : 경화성 수지 조성물
2, 6, 21 : 기판
3, 31 : 둑상부
4 : 디스펜서
5 : 액정 조성물
7, 71 : 적층체
8 : 시일부
9, 91 : 전기 광학 기능층
10 : 진공 챔버
11, 17 : 광원
12, 100 : 광학 소자
13 : 레이저 광원
14 : 액정셀
15 : 제 2 시일부
16 : 주입구

Claims

적어도 일방에 전극이 형성되고, 적어도 일방이 투명한 1 쌍의 기판의 일방의 기판에, 흡수단의 파장이 λ_Smax 인 광 중합 개시제 S 를 함유하는 경화성 수지 조성물을 도포하여 둑상부를 형성하는 공정과,
상기 둑상부의 내측에 액정 화합물, 경화성 화합물 및 흡수단의 파장이 λ_Tmax 인 광 중합 개시제 T 를 함유하는 액정 조성물을 도포하는 공정과,
타방의 기판을 일방의 기판에 중첩하는 공정과,
상기 둑상부에 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax이상이고 λ_Smax 보다 짧은 제 1 광을 투명 기판면측으로부터 조사하여 시일부를 형성하는 공정과,
상기 액정 조성물에 피크 파장 λ_T 가 λ_Tmax 보다 짧은 제 2 광을 투명 기판면측으로부터 조사하여 전기 광학 기능층을 형성하는 공정을 갖는, 광학 소자의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 시일부를 형성하는 공정에 있어서,
상기 둑상부의 위치에 따라 광원을 주사하면서 상기 제 1 광을 조사하는, 광학 소자의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전기 광학 기능층을 형성하는 공정에 있어서,
상기 투명 기판의 적어도 상기 전기 광학 기능층을 형성하는 영역에 상기 제 2 광을 조사하는, 광학 소자의 제조 방법.
적어도 일방에 전극이 형성되고, 적어도 일방이 투명한 1 쌍의 기판이 대향 배치되고, 1 쌍의 기판의 둘레 가장자리부에 제 2 시일부와 주입구를 갖는 액정셀에, 상기 주입구로부터 액정 화합물, 경화성 화합물 및 흡수단의 파장이 λ_Tmax 인 광 중합 개시제 T 를 함유하는 액정 조성물을 진공 주입하는 공정과,
상기 주입구에 흡수단의 파장이 λ_Smax 인 광 중합 개시제 S 를 함유하는 경화성 수지 조성물을 도포하고, 상기 경화성 수지 조성물에 피크 파장 λ_S 가 λ_Tmax 이상이고 λ_Smax 보다 짧은 제 1 광을 조사하여 경화성 수지 조성물을 경화하는 공정과,
상기 액정 조성물에 피크 파장 λ_T 가 λ_Tmax 보다 짧은 제 2 광을 투명 기판면측으로부터 조사하여 전기 광학 기능층을 형성하는 공정을 갖는, 광학 소자의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 λ_S 와 λ_Tmax 의 차가 10 ㎚ 이상인, 광학 소자의 제조 방법.
적어도 일방에 전극이 형성된 1 쌍의 투명 기판과,
상기 1 쌍의 투명 기판의 둘레 가장자리부에 형성된 시일재와,
상기 1 쌍의 투명 기판과 시일재에 둘러싸인 영역에 존재하고, 전압의 인가에 의해 광을 투과하는 상태와 산란하는 상태를 제어할 수 있는 전기 광학 기능층을 갖고,
시일재와 전기 광학 기능층은 광 중합 개시제를 함유하고,
시일재에 함유되는 광 중합 개시제 S 의 흡수단의 파장 λ_Smax 가, 전기 광학 기능층에 함유되는 광 중합 개시제 T 의 흡수 파장 λ_Tmax 보다 긴, 광학 소자.
제 6 항에 있어서,
상기 λ_Smax 와 λ_Tmax 의 차가 10 ㎚ 이상인, 광학 소자.