JP2017062396A - 光学素子の製造方法および光学素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学素子の透過および散乱する領域で応答ムラの発生が抑えられた光学素子を効率よく製造する方法を提供する。
【解決手段】第1の発明の光学素子の製造方法は、少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板の一方の基板に、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布して堰状部を形成する工程と、前記堰状部の内側に、液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を塗布する工程と、他方の基板を一方の基板に重ねる工程と、前記堰状部にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を透明基板面側から照射してシール部を形成する工程と、前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程を有する。
【選択図】なし
【解決手段】第1の発明の光学素子の製造方法は、少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板の一方の基板に、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布して堰状部を形成する工程と、前記堰状部の内側に、液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を塗布する工程と、他方の基板を一方の基板に重ねる工程と、前記堰状部にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を透明基板面側から照射してシール部を形成する工程と、前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程を有する。
【選択図】なし
Description
本発明は、電圧の印加により光学特性が変化する電気光学機能層を有する光学素子の製造方法と、光学素子に関する。
少なくとも一方に電極が設けられている一対の透明基板と前記透明基板間に狭持され、液晶化合物と柱状樹脂の複合体からなり、入射光の透過と散乱を電気的に切り替えることができる電気光学機能層とを有する光学素子が知られている(例えば特許文献1)。
特許文献1には、一対の透明基板がその周縁部に設けられたエポキシ樹脂によって対向して貼り合わせられた液晶セルに、液晶と柱状樹脂の前駆体(硬化前の組成物)を注入し、前駆体に紫外線を照射して柱状樹脂を形成する製造方法が記載されている。
特許文献1には、一対の透明基板がその周縁部に設けられたエポキシ樹脂によって対向して貼り合わせられた液晶セルに、液晶と柱状樹脂の前駆体(硬化前の組成物)を注入し、前駆体に紫外線を照射して柱状樹脂を形成する製造方法が記載されている。
近年、この光学素子の電気光学特性を利用して、調光ガラスやプロジェクションディスプレイ用スクリーンなどへの応用が期待されている。そのため、光学素子を大面積または大量生産できる製造方法の提案が求められている。
液晶パネルの製造方法としては、真空注入法や液晶滴下工法(One Drop Filling法、以下ODF法という。)が知られている。特許文献1に記載の液晶パネルの製造方法は、真空注入法である。
ODF法の一例は、一対の透明電極付き基板のいずれか一方の周縁に紫外線硬化型の硬化性樹脂組成物の堰状部を形成し、堰状部に囲まれる領域に前記樹脂組成物と接触しないように液晶材料をディスペンサやインクジェットヘッドなどを用いて塗布し、減圧環境下で他方の基板と貼り合わせ、その後、常圧環境下で硬化性樹脂組成物に紫外線を照射して硬化してシール部を形成して、液晶パネルを得る方法である。
特許文献1に記載の光学素子を、従来のODF法で製造しようとすると、堰状部の紫外線硬化型の硬化性樹脂組成物に紫外線を照射した際に、その漏れ光により光学素子の前駆体材料が一部硬化する。これにより、光学素子は、漏れ光による照射部と非照射部間で電圧の印加より変化する透過/散乱応答が異なる現象(応答ムラ)が発生する問題があった。
真空注入法では、液晶セルに前駆体を注入する注入口に紫外線硬化性樹脂組成物を塗布し、紫外線を照射してシール部を形成する。そのため、上記したODF法の場合と同様に、得られた光学素子は応答ムラが発生する問題があった。この問題は、特許文献1に記載の方法のように、液晶セルを一つずつ作る際には問題にならなかったが、液晶セルを大量に製造する際に問題になるおそれがある。
ODF法の一例は、一対の透明電極付き基板のいずれか一方の周縁に紫外線硬化型の硬化性樹脂組成物の堰状部を形成し、堰状部に囲まれる領域に前記樹脂組成物と接触しないように液晶材料をディスペンサやインクジェットヘッドなどを用いて塗布し、減圧環境下で他方の基板と貼り合わせ、その後、常圧環境下で硬化性樹脂組成物に紫外線を照射して硬化してシール部を形成して、液晶パネルを得る方法である。
特許文献1に記載の光学素子を、従来のODF法で製造しようとすると、堰状部の紫外線硬化型の硬化性樹脂組成物に紫外線を照射した際に、その漏れ光により光学素子の前駆体材料が一部硬化する。これにより、光学素子は、漏れ光による照射部と非照射部間で電圧の印加より変化する透過/散乱応答が異なる現象(応答ムラ)が発生する問題があった。
真空注入法では、液晶セルに前駆体を注入する注入口に紫外線硬化性樹脂組成物を塗布し、紫外線を照射してシール部を形成する。そのため、上記したODF法の場合と同様に、得られた光学素子は応答ムラが発生する問題があった。この問題は、特許文献1に記載の方法のように、液晶セルを一つずつ作る際には問題にならなかったが、液晶セルを大量に製造する際に問題になるおそれがある。
一方、特許文献2には、ODF法を利用して、焼き付きを改善した光学素子を製造する方法が記載されている。特許文献2に記載の方法は、液晶相との界面を構成する面上にポリマー層を形成する高分子安定化工程を導入することを特徴としている。具体的には、一方の基板の表面に液晶材料およびモノマーを含有する液晶組成物を滴下する工程と、前記一方の基板の外縁に沿ってシール材を塗布し、前記モノマーの吸収波長端より40nm以上長波長の光を照射してシール材を硬化する工程と、前記液晶組成物に光を照射してモノマーを重合させる工程を有する液晶表示装置の製造方法が記載されている。
しかし、特許文献2に開示されている方法では、応答ムラの抑制は可能であるが、シール材を硬化する光の波長が長いため、化合物の反応性が低くなり、効率のよい製造が困難であった。
しかし、特許文献2に開示されている方法では、応答ムラの抑制は可能であるが、シール材を硬化する光の波長が長いため、化合物の反応性が低くなり、効率のよい製造が困難であった。
本発明は、上記問題に鑑み、光学素子の透過および散乱する領域(以下、作動領域という。)で応答ムラの発生が抑えられた光学素子を効率よく製造する方法の提供を目的とする。また、本発明は、作動領域で応答ムラの発生が抑えられた光学素子の提供を目的とする。
本発明は上記した課題を解決するものである。
第1の発明の光学素子の製造方法は、少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板の一方の基板に、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布して堰状部を形成する工程と、前記堰状部の内側に、液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を塗布する工程と、他方の基板を一方の基板に重ねる工程と、前記堰状部にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を透明基板面側から照射してシール部を形成する工程と、前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程を有する。
本発明の光学素子の製造方法は、他方の基板を一方の基板に重ねる工程は、常圧下でもよく、減圧下でもよい。光学素子の欠陥を防ぐ点で、上記基板を重ねる工程は、減圧下で行うことが好ましい。
本発明の光学素子の製造方法は、上記工程を有していればその順序は特に限定されない。例えば、シール部を形成する工程の後に、他方の基板を一方の基板に積層してもよい。
第1の発明の光学素子の製造方法は、少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板の一方の基板に、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布して堰状部を形成する工程と、前記堰状部の内側に、液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を塗布する工程と、他方の基板を一方の基板に重ねる工程と、前記堰状部にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を透明基板面側から照射してシール部を形成する工程と、前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程を有する。
本発明の光学素子の製造方法は、他方の基板を一方の基板に重ねる工程は、常圧下でもよく、減圧下でもよい。光学素子の欠陥を防ぐ点で、上記基板を重ねる工程は、減圧下で行うことが好ましい。
本発明の光学素子の製造方法は、上記工程を有していればその順序は特に限定されない。例えば、シール部を形成する工程の後に、他方の基板を一方の基板に積層してもよい。
第2の発明の他の光学素子の製造方法は、少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板が対向配置され、一対の基板の周縁部に第2のシール部と注入口を有する液晶セルに、前記注入口から液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を真空注入する工程と、前記注入口に吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布し、前記硬化性樹脂組成物にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を照射してシール部を形成する工程と、前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程を有する。
第3の発明の光学素子は、少なくとも一方に電極が形成された一対の透明基板と、前記一対の透明電極の周縁部に設けられたシール材と、前記一対の透明基板とシール材に囲まれた領域に存在し、電圧の印加により光を透過する状態と散乱する状態を制御できる電気光学機能層とを有し、シール材と電気光学機能層は光重合開始剤を含み、シール材に含まれる光重合開始剤Sの吸収端の波長λSmaxが、電気光学機能層に含まれる光重合開始剤Tの吸収波長λTmaxより長い。
第3の発明の光学素子は、少なくとも一方に電極が形成された一対の透明基板と、前記一対の透明電極の周縁部に設けられたシール材と、前記一対の透明基板とシール材に囲まれた領域に存在し、電圧の印加により光を透過する状態と散乱する状態を制御できる電気光学機能層とを有し、シール材と電気光学機能層は光重合開始剤を含み、シール材に含まれる光重合開始剤Sの吸収端の波長λSmaxが、電気光学機能層に含まれる光重合開始剤Tの吸収波長λTmaxより長い。
本発明の光学素子の製造方法によると、光学素子の製造工程において、シール部の形成では作動領域の組成物が硬化せず、シール部が硬化された後に作動領域の組成物が硬化する。そのため、作動領域がシール部と隣接する領域において応答ムラの発生が抑制される。また、本発明は、作動領域がシール部と隣接する領域において応答ムラのない光学素子が得られる。
第1の発明に係る光学素子の製造方法の一実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
第1の発明に係る光学素子の製造方法の第1の実施形態は、
少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板の一方の基板の周縁部に、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布して堰状部を形成する工程と、
前記堰状部の内側に、液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を塗布する工程と、
減圧雰囲気下にて、他方の基板を一方の基板に重ね、一対の基板と未硬化の堰状部で液晶組成物が密封された積層物を得る工程と、
前記堰状部にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を透明基板面から照射してシール部を形成する工程と、
前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程を有する。
(第1の実施形態)
第1の発明に係る光学素子の製造方法の第1の実施形態は、
少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板の一方の基板の周縁部に、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布して堰状部を形成する工程と、
前記堰状部の内側に、液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を塗布する工程と、
減圧雰囲気下にて、他方の基板を一方の基板に重ね、一対の基板と未硬化の堰状部で液晶組成物が密封された積層物を得る工程と、
前記堰状部にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を透明基板面から照射してシール部を形成する工程と、
前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程を有する。
(堰状部を形成する工程)
本実施形態は、基板2の周縁部に硬化性樹脂組成物1を塗布する工程を有する。図1は本工程の上面図であり、図1に示すように、基板2の主面上に硬化性樹脂組成物1を塗布して堰状部3が形成される。堰状部3は、硬化性樹脂組成物1が未硬化の状態である。
硬化性樹脂組成物1は、1種以上の光硬化性化合物と、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sとを必須成分として含有する。
本明細書において、吸収端の波長とは、光重合性開始剤の吸収波長域で最も長い波長をいう。吸収端の波長は、具体的には、アセトニトリルで任意の濃度に希釈させ、光路長10mmの光を用いた吸光度測定において、吸光度(Absorbance/cm)が0.01以下となった時の波長をいう。
本実施形態は、基板2の周縁部に硬化性樹脂組成物1を塗布する工程を有する。図1は本工程の上面図であり、図1に示すように、基板2の主面上に硬化性樹脂組成物1を塗布して堰状部3が形成される。堰状部3は、硬化性樹脂組成物1が未硬化の状態である。
硬化性樹脂組成物1は、1種以上の光硬化性化合物と、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sとを必須成分として含有する。
本明細書において、吸収端の波長とは、光重合性開始剤の吸収波長域で最も長い波長をいう。吸収端の波長は、具体的には、アセトニトリルで任意の濃度に希釈させ、光路長10mmの光を用いた吸光度測定において、吸光度(Absorbance/cm)が0.01以下となった時の波長をいう。
光重合開始剤Sは、光重合開始剤Tよりも吸収端の波長が長いものが使用される。すなわち、本実施形態においては、光重合開始剤Sと光重合開始剤Tは、吸収端の波長がλSmax>λTmaxの関係が満たされているものが使用される。
上記した条件を満たすために、光重合開始剤Sは吸収端の波長が長波長に位置するものが好ましい。このような光重合開始剤Sとしては、アセトフェノン系、ケタール系、ベンゾインまたはベンゾインエーテル系、フォスフィンオキサイド系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系、キノン系等の光重合開始剤が挙げられる。その中でもより長波長側において吸収を持つフォスフィンオキサイド系が好ましい。また、吸収波長域の異なる2種以上の光重合開始剤を併用することにより、硬化時間をより早めること、表面硬化性を高めることなどができる。
光重合開始剤Sの質量割合は、硬化性樹脂組成物1の全質量に対して0.01〜10質量%が好ましく、0.1〜2.5質量%が好ましい。光重合開始剤Sの含有量が0.01質量%未満では、硬化性樹脂組成物1に光を照射しても、充分な硬化反応が起こらずシール部8の信頼性を損なうおそれがある。一方で、光重合開始剤の量が10質量%超では、堰状部3の表層のみで硬化反応が進行し、中央部の硬化が不充分なシール部8が形成されてシール部8の信頼性を損なうおそれがある。
上記した条件を満たすために、光重合開始剤Sは吸収端の波長が長波長に位置するものが好ましい。このような光重合開始剤Sとしては、アセトフェノン系、ケタール系、ベンゾインまたはベンゾインエーテル系、フォスフィンオキサイド系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系、キノン系等の光重合開始剤が挙げられる。その中でもより長波長側において吸収を持つフォスフィンオキサイド系が好ましい。また、吸収波長域の異なる2種以上の光重合開始剤を併用することにより、硬化時間をより早めること、表面硬化性を高めることなどができる。
光重合開始剤Sの質量割合は、硬化性樹脂組成物1の全質量に対して0.01〜10質量%が好ましく、0.1〜2.5質量%が好ましい。光重合開始剤Sの含有量が0.01質量%未満では、硬化性樹脂組成物1に光を照射しても、充分な硬化反応が起こらずシール部8の信頼性を損なうおそれがある。一方で、光重合開始剤の量が10質量%超では、堰状部3の表層のみで硬化反応が進行し、中央部の硬化が不充分なシール部8が形成されてシール部8の信頼性を損なうおそれがある。
硬化性樹脂組成物1に含まれる1種以上の光硬化性化合物は、公知の硬化性樹脂化合物を使用できる。例えば、アクリル樹脂、エンチオール系樹脂、ビニル樹脂、アリル樹脂、等が挙げられる。
また、硬化性樹脂組成物1には、光硬化性化合物以外に熱硬化性樹脂化合物を含有してもよい。熱硬化性樹脂組成物としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
さらに、硬化性樹脂組成物1には、 添加剤を含有してもよい。添加剤としては、光増感剤、重合禁止剤、光硬化促進剤、連鎖移動剤、光安定剤(紫外線吸収剤、ラジカル捕獲剤等。)、酸化防止剤、難燃化剤、接着性向上剤(シランカップリング剤等)、顔料、または染料等が挙げられる。
また、硬化性樹脂組成物1には、光硬化性化合物以外に熱硬化性樹脂化合物を含有してもよい。熱硬化性樹脂組成物としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
さらに、硬化性樹脂組成物1には、 添加剤を含有してもよい。添加剤としては、光増感剤、重合禁止剤、光硬化促進剤、連鎖移動剤、光安定剤(紫外線吸収剤、ラジカル捕獲剤等。)、酸化防止剤、難燃化剤、接着性向上剤(シランカップリング剤等)、顔料、または染料等が挙げられる。
本実施形態に使用される基板2としては、ガラス基板、ポリエステルフィルム等のフィルム基板、またはアルミニウム基板等の金属板等が挙げられる。一対の基板は、少なくとも一方が透明であればよく、前記した材料の中で同じ基板同士で構成する必要はない。例えば、基板の一方を電極の機能も兼ね備えるアルミニウム基板とし、他方の基板を透明なガラス基板とする場合、基板の両方を透明なガラス板とする場合などが挙げられる。
本実施形態においては、前記基板の形状は限定されず、平面状や曲面などの異形状としてもよい。
本実施形態においては、前記基板の形状は限定されず、平面状や曲面などの異形状としてもよい。
少なくとも一方の基板に形成される電極としては、例えば、ITO(インジウム酸化錫)などの金属酸化物の透明薄膜等が挙げられる。なお、基板として金属板を使用する場合には、基板自体が電極の機能を備えることができる。
基板上に電極を形成する場合、電極の形状は基板の主面上全体に形成する構成(ベタ状)でもよく、基板上の所定の場所にのみ設ける構成(例えば、ドット状)でもよい。また、電気力線が基板主面に平行な方向に発生する構成でもよい。基板主面に平行な電気力線を発生させる電極としては、櫛歯状の電極が挙げられる。電極は、スパッタリング法、真空蒸着法等により形成できる。
基板上に電極を形成する場合、電極の形状は基板の主面上全体に形成する構成(ベタ状)でもよく、基板上の所定の場所にのみ設ける構成(例えば、ドット状)でもよい。また、電気力線が基板主面に平行な方向に発生する構成でもよい。基板主面に平行な電気力線を発生させる電極としては、櫛歯状の電極が挙げられる。電極は、スパッタリング法、真空蒸着法等により形成できる。
基板の主面には、液晶を配向させる配向膜を設けてもよい。これにより、例えば、液晶を基板主面に対して垂直の方向に配向することができる。配向膜は、例えば基板上に薄膜を設けてラビング処理を施す方法、基板上の電極を直接研磨する方法により形成できる。
基板の主面には、絶縁膜を設けてもよい。基板が透明な場合には、絶縁膜は透明であることが好ましい。透明な絶縁膜としては、SiO2−TiO2系の金属酸化膜等が挙げられる。
基板の主面には、絶縁膜を設けてもよい。基板が透明な場合には、絶縁膜は透明であることが好ましい。透明な絶縁膜としては、SiO2−TiO2系の金属酸化膜等が挙げられる。
本工程においては、基板2の主面に図示しない透明電極と配向膜が設けられている。本工程では、図1に示すように、ディスペンサ4を使用して、基板2の主面上に形成された配向膜上の周縁部に硬化性樹脂組成物1を塗布して、堰状部3を形成する。
ディスペンサ4による塗布性と、堰状部3の高さを保持する点から、硬化性樹脂組成物1の粘度は0.05〜500Pa・sであることが好ましい。硬化性樹脂組成物1の粘度が低い場合であっても、塗布の直後に光を照射することで、光照射後の粘度を好ましい範囲に増粘させて使用すればよい。また、硬化性樹脂組成物1の粘度が高い場合においては、ディスペンサ4を加温して、好ましい範囲の粘度に制御すればよい。
堰状部3の高さは、自由に設定できる。堰状部3を高くする場合には、ディスペンサ4による硬化性樹脂組成物1の塗布量を多くする、ディスペンサ4の速度を遅くする、またはディスペンサ4を多重描きする等の方法が採用される。
硬化性樹脂組成物1の塗布はディスペンサ4を用いた方法に限定されない。例えば、ダイコ−タ方式、インクジェット方式またはスクリーン印刷方式等を用いても硬化性樹脂組成物1を塗布できる。
硬化性樹脂組成物1の塗布はディスペンサ4を用いた方法に限定されない。例えば、ダイコ−タ方式、インクジェット方式またはスクリーン印刷方式等を用いても硬化性樹脂組成物1を塗布できる。
(液晶組成物5を塗布する工程)
本実施形態は、堰状部3で囲われた領域の中に、液晶組成物5を塗布する工程を有する。図2は本工程の上面図であり、図2に示すように、液晶組成物5の塗布は、堰状部3と液晶組成物5とが接しないように行われる。
液晶組成物5は、液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む。
本実施形態は、堰状部3で囲われた領域の中に、液晶組成物5を塗布する工程を有する。図2は本工程の上面図であり、図2に示すように、液晶組成物5の塗布は、堰状部3と液晶組成物5とが接しないように行われる。
液晶組成物5は、液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む。
前記液晶化合物の液晶の種類としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶及び強誘電性液晶などを使用できる。中でも、ネマチック液晶を用いることが好ましい。ネマチック液晶は、他の液晶に比して液晶温度範囲が広く、粘性が小さいため、液晶素子の動作温度範囲を広く、かつ動作速度を大きくすることができるからである。
液晶化合物の誘電率異方性が正および負の両方のものを使用できる。光学素子の駆動電圧を小さくできる点から、液晶化合物は誘電率異方性の絶対値が大きいものが好ましい。
液晶化合物の誘電率異方性が正および負の両方のものを使用できる。光学素子の駆動電圧を小さくできる点から、液晶化合物は誘電率異方性の絶対値が大きいものが好ましい。
前記液晶化合物としては、一般的な表示材料として、あるいは電界駆動型表示素子の材料として使用される種々のものを使用可能である。具体的には、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘキシルベンゼン系、アゾキシベンゼン系、アゾベンゼン系、アゾメチン系、ターフェニル系、ビフェニルベンゾエート系、シクロヘキシルビフェニル系、フェニルピリジン系、シクロヘキシルピリミジン系、コレステロール系等を挙げることができる。
液晶化合物は、1種の液晶化合物を単独で使用してもよく、2種類以上の液晶化合物を組み合わせて使用してもよい。
液晶化合物は、1種の液晶化合物を単独で使用してもよく、2種類以上の液晶化合物を組み合わせて使用してもよい。
前記硬化性化合物は、本製造方法で得られた光学素子で柱状樹脂となる成分であり、柱状樹脂は液晶化合物の配向を規制する材料である。
硬化性化合物は、硬化後に透過率が高く、液晶化合物を配向できるものが使用される。このような硬化性化合物としては、例えば、式1〜式3で表される化合物が挙げられる。
A1−O−(R1)m―O―Z―O―(R2)nO―A2 式1
A3−(OR3)o―O―Z’―O―(R4O)p―A4 式2
ここで、A1,A2,A3,A4は、それぞれ独立に、アクリロイル基、メタクリロイル基、グリシジル基またはアリル基である。R1,R2,R3,R4は、それぞれ独立的に、炭素数2〜6のアルキレン基である。Z,Z’は、それぞれ独立的に、2価のメソゲン構造部である。m,n,o,pは、それぞれ独立的に1〜10の整数である。ここで、「独立的に」とは、組み合わせが任意であって、どのような組み合わせも可能であることを意味する。また、硬化性化合物がその分子中の不斉炭素により旋光性を有していてもよい。
ここで、A5〜A7はそれぞれ独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基、ビニル基またはグリシジルエーテル基である。R5は炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖又は分岐状炭素数1〜50の1〜3価の有機基である。q,r,sはそれぞれ独立に0〜3である。但し、q+r+s=1〜3である。
硬化性化合物は、硬化後に透過率が高く、液晶化合物を配向できるものが使用される。このような硬化性化合物としては、例えば、式1〜式3で表される化合物が挙げられる。
A1−O−(R1)m―O―Z―O―(R2)nO―A2 式1
A3−(OR3)o―O―Z’―O―(R4O)p―A4 式2
ここで、A1,A2,A3,A4は、それぞれ独立に、アクリロイル基、メタクリロイル基、グリシジル基またはアリル基である。R1,R2,R3,R4は、それぞれ独立的に、炭素数2〜6のアルキレン基である。Z,Z’は、それぞれ独立的に、2価のメソゲン構造部である。m,n,o,pは、それぞれ独立的に1〜10の整数である。ここで、「独立的に」とは、組み合わせが任意であって、どのような組み合わせも可能であることを意味する。また、硬化性化合物がその分子中の不斉炭素により旋光性を有していてもよい。
本実施形態においては、光重合開始剤Tは、光重合開始剤Sよりも吸収端の波長が短いものが使用される。すなわち、本実施形態においては、光重合開始剤Sと光重合開始剤Tは、吸収端の波長がλSmax>λTmaxの関係が満たされているものが使用される。
上記した条件を満たすため、光重合開始剤Tは吸収端の波長が短波長に位置するものが好ましい。このような光重合開始剤Tとしては、アセトフェノン系、ケタ―ル系、ベンゾインまたはベンゾインエーテル系等が挙げられる。また、吸収波長域の異なる2種以上の光重合開始剤を併用することにより、硬化時間を早めることや、表面の硬化性を高めることが出来る。
上記した条件を満たすため、光重合開始剤Tは吸収端の波長が短波長に位置するものが好ましい。このような光重合開始剤Tとしては、アセトフェノン系、ケタ―ル系、ベンゾインまたはベンゾインエーテル系等が挙げられる。また、吸収波長域の異なる2種以上の光重合開始剤を併用することにより、硬化時間を早めることや、表面の硬化性を高めることが出来る。
重合開始剤Tの含有量は、硬化性化合物との相溶性の観点および硬化性化合物の重合反応性を担保する観点から、硬化性化合物の合計量100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましい。0.1〜10質量部がより好ましい。硬化性化合物の重合後の柱状樹脂において、高い分子量や高い比抵抗が要求される場合、重合開始剤Tの含有量を0.1〜5質量部とすることがさらに好ましい。
液晶組成物5には、液晶化合物、硬化性化合物、および重合開始剤T以外の他の成分を含んでもよい。
液晶組成物5には、液晶化合物、硬化性化合物、および重合開始剤T以外の他の成分を含んでもよい。
他の成分としては、アントラキノン系、スチリル系、アゾメチン系、アゾ系等の各種二色性色素が挙げられる。これらの成分を含めば、液晶組成物5を硬化して得られる電気光学機能層のコントラスト比を高くでき、安定性を向上できる。また、他の成分として、酸化防止剤、紫外線吸収剤、各種可塑剤を含んでもよい。これらの成分を含有することで、液晶組成物5を硬化して得られる電気光学機能層の安定性や耐久性を向上できる。
本工程においては、堰状部3で囲われた領域の中に、所定量の液晶組成物5を塗布されればよく、その方法は限定されない。液晶組成物5を塗布する方法としは、図2に示すディスペンサ4による塗布、図示しないインクジェット方式およびダイコート方式等が挙げられる。
本工程においては、堰状部3で囲われた領域の中に、所定量の液晶組成物5を塗布されればよく、その方法は限定されない。液晶組成物5を塗布する方法としは、図2に示すディスペンサ4による塗布、図示しないインクジェット方式およびダイコート方式等が挙げられる。
(基板を積層する工程)
本実施形態は、主面上に堰状部3と液晶組成物5を有する基板2に基板を減圧雰囲気下で積層する工程を有する。これにより、一対の基板と堰状部3とで液晶組成物5が密封された積層体が得られる。
本実施形態は、主面上に堰状部3と液晶組成物5を有する基板2に基板を減圧雰囲気下で積層する工程を有する。これにより、一対の基板と堰状部3とで液晶組成物5が密封された積層体が得られる。
一対の基板を減圧環境で積層し、得られた積層体を常圧の環境に移す工程を経ると、積層体7の内外の圧力差により、押し付けられて、基板2と基板6とが適切な距離(以下、セルギャップという)を有して対向される。また、減圧下で積層することで、光学素子の光学欠陥の原因となる気泡が積層体の中に発生しにくくなる。
基板2と基板6との間には、スペーサを挟持してもよい。この場合、基板2にスペーサを散布して基板6を積層する。スペーサを用いることで、基板2と基板6とのセルギャップを調整でき、かつ、固定できる。
基板2と基板6との間には、スペーサを挟持してもよい。この場合、基板2にスペーサを散布して基板6を積層する。スペーサを用いることで、基板2と基板6とのセルギャップを調整でき、かつ、固定できる。
スペーサの材料としては、例えば、ガラス粒子、樹脂粒子、アルミナ粒子、ガラスファイバー、フィルムを使用できる。スペーサの形状としては、球状スペーサ、ファイバー型スペーサ、柱状のスペーサ等が挙げられる。
本実施形態において、セルギャップは、1〜50μmが好ましく、3〜30μmがより好ましい。セルギャップをこの範囲にすると、光学素子のコントラスト(透明状態と散乱状態の比率)を高くでき、電気光学機能層を駆動させる電圧を低くできる。
基板6は、基板2と同様の物を使用できる。また、基板6の主面には、基板2と同様の電極、配向膜および絶縁膜を有してもよい。
基板6は、基板2と同様の物を使用できる。また、基板6の主面には、基板2と同様の電極、配向膜および絶縁膜を有してもよい。
図3は、本工程を真空チャンバー10で行う場合の断面図である。図3に示すように、基板2,6を真空チャンバー10に搬入する。真空チャンバー10内の上部には、複数の吸着パッドを有する上定盤が配置され、下部には、下定盤(図示しない)が設けられている。上定盤は、エアシリンダによって上下方向に移動可能とされている。
基板2は、堰状部3と液晶組成物5を有する面を上にして下定盤の上に固定される。基板6は、吸着パッドに取り付けられる。ついで、真空チャンバー10内の空気を真空ポンプによって吸引する。真空チャンバー10内の雰囲気圧力が、たとえば1〜100Paの減圧雰囲気に達した後、基板6を上定盤の吸着パッドによって吸着保持した状態で、下に待機している基板2に向けて、エアシリンダを動作させて下降させる。そして、液晶組成物5が、基板2,6と堰状部3により密封された積層体7を構成し、減圧雰囲気下で所定時間、積層体7を保持する。
なお、下定盤に対する基板2の取り付け位置、吸着パッドの個数、上定盤に対する基板6の取り付け位置等は、基板2,6の大きさ、形状等に応じて適宜調整する。この際、吸着パッドとして静電チャックを用い、たとえば特願2008−206124に添付された明細書(本明細書に組み入れられる)に記載の静電チャック保持方法を採用することで、ガラス基板を安定して減圧雰囲気下で保持できる。
(シール部を形成する工程)
本実施形態では、透明基板から堰状部3にピーク波長がλSの第1の光を照射する工程を有する。図4は本工程の上面図であり、図4に示すように、堰状部3の硬化性樹脂組成物1が光硬化してシール部8が形成される。本実施形態において、シール部8は硬化性樹脂組成物1の少なくとも一部が硬化されている状態をいい、完全硬化に限定されない。
本工程は、基板2または6の透明基板側から光を照射すればよい。積層体7の基板の一方が透明基板である場合、その透明基板から光を照射する。積層体7の基板の両方が透明な基板である場合、一方の透明基板から光を照射してもよく、両方の透明基板から光を照射してもよい。両方の透明基板から光を照射する方法としては、例えば、積層体7の両面に光源を設置する方法、積層体7を鏡の上に置き、積層体7の一面側から光を照射する方法等が挙げられる。
本実施形態では、透明基板から堰状部3にピーク波長がλSの第1の光を照射する工程を有する。図4は本工程の上面図であり、図4に示すように、堰状部3の硬化性樹脂組成物1が光硬化してシール部8が形成される。本実施形態において、シール部8は硬化性樹脂組成物1の少なくとも一部が硬化されている状態をいい、完全硬化に限定されない。
本工程は、基板2または6の透明基板側から光を照射すればよい。積層体7の基板の一方が透明基板である場合、その透明基板から光を照射する。積層体7の基板の両方が透明な基板である場合、一方の透明基板から光を照射してもよく、両方の透明基板から光を照射してもよい。両方の透明基板から光を照射する方法としては、例えば、積層体7の両面に光源を設置する方法、積層体7を鏡の上に置き、積層体7の一面側から光を照射する方法等が挙げられる。
シール部8の形成は、液晶組成物5が堰状部3と接していない状態で行う。堰状部3と液晶組成物5とが接すると、未硬化の硬化性樹脂組成物1と液晶組成物5とが混合した領域ができ、この領域を硬化すると、得られた光学素子の応答ムラの原因となるおそれがある。
本工程において、照射する第1の光のピーク波長λSは、光重合性開始剤Tの吸収端の波長λTmax以上であり、光重合性開始剤Sの吸収端の波長λSmaxより短い。この光を照射することで堰状部3の硬化性樹脂組成物1に含まれる硬化性化合物のみが重合して硬化してシール部8が形成される。本工程では、第1の光の波長λSを、光重合性開始剤Tおよび光重合性開始剤Sの吸収端の波長に応じて自由に変更できる。光の波長λSは、光重合性開始剤Tの吸収端の波長λTmaxより長く、光重合性開始剤Sの吸収端の波長λSmaxより短いことが好ましい。
本実施形態において、光のピーク波長は、照射する光の波長が500nm以下の領域において、出力が最大の波長をいう。
本実施形態において、光のピーク波長は、照射する光の波長が500nm以下の領域において、出力が最大の波長をいう。
第1の光は、ピーク波長λSのピークの半値幅が20nm以下であることが好ましい。
波長λSはλTmaxより10nm以上長い波長であることが好ましい。これにより、製造工程における波長マージンが広がる。また、同様の理由で、波長λSはλTmaxより20nm以上長い波長であることが好ましい。
第1の光を照射できる光源としては、紫外線―LEDまたは紫外線ランプや高圧水銀灯等が挙げられる。なお、紫外線ランプや高圧水銀灯を用いる場合には、λTmax以下の波長の光をカットするフィルターを併用する。
波長λSはλTmaxより10nm以上長い波長であることが好ましい。これにより、製造工程における波長マージンが広がる。また、同様の理由で、波長λSはλTmaxより20nm以上長い波長であることが好ましい。
第1の光を照射できる光源としては、紫外線―LEDまたは紫外線ランプや高圧水銀灯等が挙げられる。なお、紫外線ランプや高圧水銀灯を用いる場合には、λTmax以下の波長の光をカットするフィルターを併用する。
本工程では、堰状部3に沿って光源11を走査して、堰状部3に第1の光を照射してもよいし、堰状部3と堰状部3に囲まれた液晶組成物5にまたがる面光源を用いて第1の光を照射してもよい。第1の光を照射する際には、透明基板(基板2または6)の堰状部3の内側の領域に遮光部を設けてもよい。これにより、堰状部3にのみ第1の光を照射できる。
本工程は、常圧下で行ってもよく、積層体7を加圧しながら行ってもよい。
本工程は、液晶組成物5が液晶相を示す温度で行うことが好ましい。液晶組成物5が常温で液晶相を示さず、高い温度で液晶相を示す場合、本工程は、恒温槽等を用いて常温より高い温度に保たれた環境で行うことが好ましい。本工程は、液晶組成物5の硬化性化合物は反応しないが、本工程の温度を、液晶組成物5が液晶相(液晶化合物と硬化性化合物とが相溶している状態)を示さない温度、すなわち、液晶化合物と硬化性化合物が相分離する温度とすると、その後の工程で温度を上げるなどしても、液晶組成物5中に含まれる硬性性化合物の濃度分布にバラつきが発生してしまう場合があり、不均一な電気光学機能層が形成され、応答ムラの原因になるおそれがある。
本工程は、液晶組成物5が液晶相を示す温度で行うことが好ましい。液晶組成物5が常温で液晶相を示さず、高い温度で液晶相を示す場合、本工程は、恒温槽等を用いて常温より高い温度に保たれた環境で行うことが好ましい。本工程は、液晶組成物5の硬化性化合物は反応しないが、本工程の温度を、液晶組成物5が液晶相(液晶化合物と硬化性化合物とが相溶している状態)を示さない温度、すなわち、液晶化合物と硬化性化合物が相分離する温度とすると、その後の工程で温度を上げるなどしても、液晶組成物5中に含まれる硬性性化合物の濃度分布にバラつきが発生してしまう場合があり、不均一な電気光学機能層が形成され、応答ムラの原因になるおそれがある。
液晶組成物5が液晶相を示す温度は、使用する液晶化合物および硬化性化合物の種類に依存する。例えば、硬化性化合物として、液晶性の硬化性化合物の含有量が多い場合、硬化性化合物と液晶化合物との相溶性が高くなり、常温で液晶相を示しやすい。一方で、硬化性化合物として、非液晶性の硬化性化合物の含有量が多い場合、硬化性化合物と液晶化合物との相溶性が低くなり、常温で液晶相を示しにくく、液晶相を示すには液晶組成物5の温度を高くする必要がある。
本工程において、シール部8は硬化性樹脂組成物1の流動性を低下させる程度に硬化させればよい。本工程において硬化率が低くても、液晶組成物5の硬化に使用するピークが波長λTの第2の光の照射により、シール部8に残存する未反応の硬化性樹脂組成物1を硬化できる。その結果、シール部8の硬化率を充分にできる。
本工程において、シール部8は硬化性樹脂組成物1の流動性を低下させる程度に硬化させればよい。本工程において硬化率が低くても、液晶組成物5の硬化に使用するピークが波長λTの第2の光の照射により、シール部8に残存する未反応の硬化性樹脂組成物1を硬化できる。その結果、シール部8の硬化率を充分にできる。
(電気光学機能層を形成する工程)
本実施形態では、透明基板をとおして液晶組成物5にピークが波長λTの第2の光を照射する工程を有する。図5に示すように、この工程により、液晶組成物5に含まれる硬化性化合物が光硬化して、電気光学機能層9が形成される。
電気光学機能層9の形成は、液晶組成物5が一対の基板2,6の間を流動し、シール部8と接している状態を待って行う。これにより、シール部8内の全域に電気光学機能層9が充填される。
本実施形態では、透明基板をとおして液晶組成物5にピークが波長λTの第2の光を照射する工程を有する。図5に示すように、この工程により、液晶組成物5に含まれる硬化性化合物が光硬化して、電気光学機能層9が形成される。
電気光学機能層9の形成は、液晶組成物5が一対の基板2,6の間を流動し、シール部8と接している状態を待って行う。これにより、シール部8内の全域に電気光学機能層9が充填される。
本工程において、照射する第2の光のピーク波長λTは、光重合性開始剤Tの吸収端の波長λTmaxより短い。第2の光を照射することで積層体7に含まれる全ての硬化性化合物が重合して硬化する。すなわち、液晶組成物5に含まれる硬化性化合物と、シール部8に残存している未硬化の硬化性樹脂組成物1が重合して硬化する。
第2の光を照射できる光源としては、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ケミカルランプ等が挙げられる。本工程においては、λT以下の波長の光が照射されてもよいので、カットフィルタを用いなくてもよい。
本工程では、透明基板の少なくとも前記電気光学機能層を形成する領域に第2の光を照射することが好ましい。少なくとも前記電気光学機能層を形成する領域に光を照射することで、液晶組成物5の硬化性化合物を硬化させつつ、シール部8に残存する未反応の硬化性樹脂組成物1を硬化できる。
第2の光を照射できる光源としては、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ケミカルランプ等が挙げられる。本工程においては、λT以下の波長の光が照射されてもよいので、カットフィルタを用いなくてもよい。
本工程では、透明基板の少なくとも前記電気光学機能層を形成する領域に第2の光を照射することが好ましい。少なくとも前記電気光学機能層を形成する領域に光を照射することで、液晶組成物5の硬化性化合物を硬化させつつ、シール部8に残存する未反応の硬化性樹脂組成物1を硬化できる。
本工程において、液晶組成物5にピーク波長がλTの第2の光を照射すると、硬化性化合物が重合により硬化して柱状樹脂を形成し、液晶化合物と相分離し、液晶化合物と柱状樹脂を含む電気光学機能層9が形成される。本工程において、相分離する前の液晶組成物5は均一な溶液であり、液晶相を示すことが好ましい。相分離前の液晶組成物5が液晶相であれば、相分離した後に、均一な電気光学機能層9が形成される。
本工程における圧力、温度、および第2光の照射方法は、シール部8を形成する工程と同様の方法が採用される。
なお、第1の光と第2の光とを照射する方法および条件は同一でもよく、異なってもよい。
本工程における圧力、温度、および第2光の照射方法は、シール部8を形成する工程と同様の方法が採用される。
なお、第1の光と第2の光とを照射する方法および条件は同一でもよく、異なってもよい。
(第2の実施形態)
本発明に係る光学素子の製造方法の第2の実施形態は、一対の基板の中に複数の光学素子を形成し、光学素子の形成後に各々に切り分ける工程を有すること以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、以下の説明では、第1の実施形態と同様の工程については説明を省略する。
すなわち、少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板の一方の基板に、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布して複数の堰状部を形成する工程と、
前記複数の堰状部の内側に、液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を塗布する工程と、
他方の基板を一方の基板に重ねる工程と、
前記各堰状部にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を透明基板面側から照射してシール部を形成する工程と、
前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程と、
シール部に沿って一対の基板に狭持された電気光学機能層を切り分ける工程を有する。
本発明に係る光学素子の製造方法の第2の実施形態は、一対の基板の中に複数の光学素子を形成し、光学素子の形成後に各々に切り分ける工程を有すること以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、以下の説明では、第1の実施形態と同様の工程については説明を省略する。
すなわち、少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板の一方の基板に、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布して複数の堰状部を形成する工程と、
前記複数の堰状部の内側に、液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を塗布する工程と、
他方の基板を一方の基板に重ねる工程と、
前記各堰状部にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を透明基板面側から照射してシール部を形成する工程と、
前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程と、
シール部に沿って一対の基板に狭持された電気光学機能層を切り分ける工程を有する。
(堰状部を形成する工程)
本実施形態は、図6に示すように、基板21に硬化性樹脂組成物1を塗布して、複数の堰状部31形成する工程を有する。
本工程を説明する図6では、基板21に堰状部31を4個設けている、しかし、本工程では、基板21に形成する堰状部31の数は限定されない。堰状部31の数は、4個より少なくてもよく、4個より多くてもよい。一つの基板に設ける堰状部の数が多いほど、効率よく光学素子を製造できるので好ましい。
本実施形態は、図6に示すように、基板21に硬化性樹脂組成物1を塗布して、複数の堰状部31形成する工程を有する。
本工程を説明する図6では、基板21に堰状部31を4個設けている、しかし、本工程では、基板21に形成する堰状部31の数は限定されない。堰状部31の数は、4個より少なくてもよく、4個より多くてもよい。一つの基板に設ける堰状部の数が多いほど、効率よく光学素子を製造できるので好ましい。
(切り分け工程)
本実施形態では、一対の基板間に複数の電気光学機能層が形成されている積層体71から、シール部に沿って光学素子を切り分ける工程を有する。
切り分ける方法は、例えば、図7に示すように、レーザー光源13を用いて切り分ける方法、図示しないダイシング法等が挙げられる。
次に、第2の発明に係る光学素子の製造方法の一実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、一対の基板間に複数の電気光学機能層が形成されている積層体71から、シール部に沿って光学素子を切り分ける工程を有する。
切り分ける方法は、例えば、図7に示すように、レーザー光源13を用いて切り分ける方法、図示しないダイシング法等が挙げられる。
次に、第2の発明に係る光学素子の製造方法の一実施形態について図面を参照して説明する。
(第3の実施形態)
本発明に係る光学素子の製造方法の第3の実施形態は、
少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板が対向配置され、一対の基板の周縁部に第2のシール部と注入口を有する液晶セルに、前記注入口から液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxのである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を真空注入する工程と、
前記注入口に吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布し、前記硬化性樹脂組成物にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を照射してシール部を形成する工程と、
前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程を有する。
以下の説明では、第1の実施形態と同様の工程については説明を省略する。
(真空注入工程)
本実施形態では、液晶組成物5を真空注入法で、液晶セル14に充填する。
図8は液晶セル14を注入口16側から見た断面図である。図8に示すように、液晶セル14は、基板2および基板6が対向配置されており、基板2,6の周囲には第2のシール部15と注入口16を有する。
第1の実施形態と同様に、基板2,6は、少なくとも一方が透明であり、少なくとも一方には電極および必要に応じて配向膜または絶縁膜が形成されている。第2のシール部15は、例えば、エポキシ樹脂等の液晶セルで使用されている公知のシール材を使用できる。
本発明に係る光学素子の製造方法の第3の実施形態は、
少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板が対向配置され、一対の基板の周縁部に第2のシール部と注入口を有する液晶セルに、前記注入口から液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxのである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を真空注入する工程と、
前記注入口に吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布し、前記硬化性樹脂組成物にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を照射してシール部を形成する工程と、
前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程を有する。
以下の説明では、第1の実施形態と同様の工程については説明を省略する。
(真空注入工程)
本実施形態では、液晶組成物5を真空注入法で、液晶セル14に充填する。
図8は液晶セル14を注入口16側から見た断面図である。図8に示すように、液晶セル14は、基板2および基板6が対向配置されており、基板2,6の周囲には第2のシール部15と注入口16を有する。
第1の実施形態と同様に、基板2,6は、少なくとも一方が透明であり、少なくとも一方には電極および必要に応じて配向膜または絶縁膜が形成されている。第2のシール部15は、例えば、エポキシ樹脂等の液晶セルで使用されている公知のシール材を使用できる。
(シール部形成工程)
本工程では、液晶組成物5が充填されている液晶セル14の注入口16に硬化性樹脂組成物1を塗布し、硬化性樹脂組成物1にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を照射してシール部を形成する。
注入口16に硬化性樹脂組成物を塗布する工程は、公知の方法が採用できる。
硬化性樹脂組成物1に照射する第1の光は、第1の実施形態と同様である。これにより、硬化性樹脂組成物1が硬化し、注入口16にシール部8が形成され、液晶セルが封止される。本工程で照射する第1の光のピーク波長λSは、λTmax以上でλSmaxより短いため、液晶セルに充填されている液晶組成物5の硬化性化合物は重合せず、あるいは重合を極少量に抑制できるので硬化性樹脂組成物1のみが硬化してシール部8が形成される。そのため、光学素子の作動領域のうち、シール部8と隣接する領域において散乱時のムラの発生が抑えられる。
本工程では、液晶組成物5が充填されている液晶セル14の注入口16に硬化性樹脂組成物1を塗布し、硬化性樹脂組成物1にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を照射してシール部を形成する。
注入口16に硬化性樹脂組成物を塗布する工程は、公知の方法が採用できる。
硬化性樹脂組成物1に照射する第1の光は、第1の実施形態と同様である。これにより、硬化性樹脂組成物1が硬化し、注入口16にシール部8が形成され、液晶セルが封止される。本工程で照射する第1の光のピーク波長λSは、λTmax以上でλSmaxより短いため、液晶セルに充填されている液晶組成物5の硬化性化合物は重合せず、あるいは重合を極少量に抑制できるので硬化性樹脂組成物1のみが硬化してシール部8が形成される。そのため、光学素子の作動領域のうち、シール部8と隣接する領域において散乱時のムラの発生が抑えられる。
このとき、シール部8は完全硬化されていなくてよい。液晶組成物5の硬化性化合物の硬化に利用されるピーク波長がλTの第2の光を照射することで、シール部8に残存する未反応の硬化性樹脂組成物1をさらに硬化できるためである。
ピーク波長λSはλTmaxより10nm以上長い波長であることが好ましい。これにより、製造工程における波長マージンが広がる。また、同様の理由で、ピーク波長λSはλTmaxより20nm以上長い波長であることが好ましい。
第1の光を照射する光源、および第1の光を照射する環境(圧力および温度)は第1の実施形態と同様である。
ピーク波長λSはλTmaxより10nm以上長い波長であることが好ましい。これにより、製造工程における波長マージンが広がる。また、同様の理由で、ピーク波長λSはλTmaxより20nm以上長い波長であることが好ましい。
第1の光を照射する光源、および第1の光を照射する環境(圧力および温度)は第1の実施形態と同様である。
本工程の一態様は、図9に示すように、複数の液晶セル14を用いて、各液晶セル14の注入口16を光源17に向けて配置して光を照射する。そのため、固定された光源17を用いて、第1の光を照射できる。すなわち、本工程は、図9に示すように、複数の液晶セル14に第1の光を同時に当てることができ、従来の真空注入法による光学素子の製造方法に対して、生産性が飛躍的に向上する。
(電気光学機能層を形成する工程)
本実施形態では、透明基板側から液晶組成物5にピーク波長がλTの第2の光を照射する工程を有する。この工程により、液晶組成物5に含まれる硬化性化合物が光硬化して、液晶セル14の中に電気光学機能層9が形成される。
本工程において照射する第2の光のピーク波長λTは、第1および第2の実施形態と同様である。
本工程は、液晶セル14の透明基板側からピーク波長がλTの第2の光を照射する。
本工程において、液晶組成物5に第2の光を照射すると、硬化性化合物が重合により硬化し柱状樹脂を形成し、液晶化合物と相分離し、液晶化合物と柱状樹脂を含む電気光学機能層9が形成される。本工程において、相分離する前の液晶組成物5は均一な溶液であり、液晶相を示すことが好ましい。相分離前の液晶組成物5が液晶相であれば、相分離した後に、均一な電気光学機能層が形成される。
本工程における圧力、温度、および第2光の照射方法は、シール部8を形成する工程と同様の方法が採用される。
なお、第1の光と第2の光とを照射する方法および条件は同一でもよく、異なってもよい。
本実施形態では、透明基板側から液晶組成物5にピーク波長がλTの第2の光を照射する工程を有する。この工程により、液晶組成物5に含まれる硬化性化合物が光硬化して、液晶セル14の中に電気光学機能層9が形成される。
本工程において照射する第2の光のピーク波長λTは、第1および第2の実施形態と同様である。
本工程は、液晶セル14の透明基板側からピーク波長がλTの第2の光を照射する。
本工程において、液晶組成物5に第2の光を照射すると、硬化性化合物が重合により硬化し柱状樹脂を形成し、液晶化合物と相分離し、液晶化合物と柱状樹脂を含む電気光学機能層9が形成される。本工程において、相分離する前の液晶組成物5は均一な溶液であり、液晶相を示すことが好ましい。相分離前の液晶組成物5が液晶相であれば、相分離した後に、均一な電気光学機能層が形成される。
本工程における圧力、温度、および第2光の照射方法は、シール部8を形成する工程と同様の方法が採用される。
なお、第1の光と第2の光とを照射する方法および条件は同一でもよく、異なってもよい。
(光学素子)
本発明に係る光学素子の一実施形態について説明する。本発明に係る光学素子は、駆動電圧の印加に応じて入射光を透過する状態と散乱する状態とを可逆的に制御できる。
本実施形態に係る光学素子は、一対の基板と、一対の基板間に狭持された電気光学機能層とシール部とを有する。シール部は、電気光学機能層9と接して囲うように設けられている。本実施形態の光学素子には、一対の透明基板の電気光学機能層と接する面に、透明電極、配向層および絶縁膜(図示しない)とが設けられている。
前記電気光学機能層は、例えば、柱状樹脂と、柱状樹脂の間の領域に複数の液晶ドメインが形成されている。そして、吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tが、液晶ドメインおよび柱状樹脂のいずれかに含有されている。さらに、前記シール部は、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む。本実施形態において、前記λSmaxはλTmaxよりも長波長側に位置する。λSmaxがλTmaxとの差は10nm以上であることが好ましく、20nm以上であることがより好ましい。
本発明に係る光学素子の一実施形態について説明する。本発明に係る光学素子は、駆動電圧の印加に応じて入射光を透過する状態と散乱する状態とを可逆的に制御できる。
本実施形態に係る光学素子は、一対の基板と、一対の基板間に狭持された電気光学機能層とシール部とを有する。シール部は、電気光学機能層9と接して囲うように設けられている。本実施形態の光学素子には、一対の透明基板の電気光学機能層と接する面に、透明電極、配向層および絶縁膜(図示しない)とが設けられている。
前記電気光学機能層は、例えば、柱状樹脂と、柱状樹脂の間の領域に複数の液晶ドメインが形成されている。そして、吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tが、液晶ドメインおよび柱状樹脂のいずれかに含有されている。さらに、前記シール部は、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む。本実施形態において、前記λSmaxはλTmaxよりも長波長側に位置する。λSmaxがλTmaxとの差は10nm以上であることが好ましく、20nm以上であることがより好ましい。
電気光学機能層には、複数の柱状樹脂が存在する。柱状樹脂は、その長軸方向が基板の主面の法線方向に略一致しているものと、この法線方向からチルトしているものが混在している。なお、法線方向からチルトしている柱状樹脂とは、基板主面の法線を基準にして柱状樹脂の長軸方向が傾いている場合をいう。基板主面の法線と柱状樹脂の長軸方向の成す角度をチルト角という。
柱状樹脂のうちチルト配向しているものの平均チルト角は、15〜50°であることが好ましい。平均チルト角が50°以下であれば、光学素子の駆動電圧を低くできる。また、平均チルト角が15°以上であれば、光学素子の耐衝撃性が向上する。平均チルト角は、20〜30°であることがより好ましい。
柱状樹脂のうちチルト配向しているもののチルト方位は、特に限定されない。
柱状樹脂は、柱状樹脂の少なくとも一部が枝分かれ部を備えていてもよい。また、枝分れ部を介して相互に異なる柱状樹脂と連結してもよい。
柱状樹脂のうちチルト配向しているもののチルト方位は、特に限定されない。
柱状樹脂は、柱状樹脂の少なくとも一部が枝分かれ部を備えていてもよい。また、枝分れ部を介して相互に異なる柱状樹脂と連結してもよい。
柱状樹脂の短軸方向の直径は、0.05〜1μmであることが好ましい。前記直径が0.05μm以上であれば、光学素子の耐衝撃性が向上する。前記直径が1μm以下であれば光学素子が光を透過する状態において、透明性を担保できる。前記直径は、0.1〜0.5μmがより好ましく、0.2〜0.3μmがさらに好ましい。
基板主面に平行な方位面の柱状樹脂の占有面積は、基板近傍から離間するにつれて小さくなることが好ましい。このようにすることにより、液晶ドメイン領域を一対の基板間の中央部領域に形成することができる。その結果、光学素子の駆動電圧を低くできる。
液晶ドメインに含まれる液晶化合物は、上記した光学素子の製造方法で説明した物を採用できる。柱状樹脂の硬化前の硬化性樹脂組成物は、上記した光学素子の製造方法で説明したものを採用できる。
光重合開始剤SおよびTは上記した光学素子の製造方法で説明したものを採用できる。
光学素子100の基板2,6、透明電極18、配向膜19は光学素子の製造方法で説明したものを採用できる。
液晶ドメインに含まれる液晶化合物は、上記した光学素子の製造方法で説明した物を採用できる。柱状樹脂の硬化前の硬化性樹脂組成物は、上記した光学素子の製造方法で説明したものを採用できる。
光重合開始剤SおよびTは上記した光学素子の製造方法で説明したものを採用できる。
光学素子100の基板2,6、透明電極18、配向膜19は光学素子の製造方法で説明したものを採用できる。
(変形例)
光学素子101は、下記の点以外は光学素子100と同様である。
基板2および基板6が対向配置されており、基板2,6の周囲に第2のシール部15と注入口16を有する液晶セル14と、一対の基板間に狭持された電気光学機能層9と、注入口16を封止するシール部8を有する。そして、前記電気光学機能層9は、液晶ドメイン、柱状樹脂および図示しない吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含み、前記シール部8は、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む。
光学素子101は、下記の点以外は光学素子100と同様である。
基板2および基板6が対向配置されており、基板2,6の周囲に第2のシール部15と注入口16を有する液晶セル14と、一対の基板間に狭持された電気光学機能層9と、注入口16を封止するシール部8を有する。そして、前記電気光学機能層9は、液晶ドメイン、柱状樹脂および図示しない吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含み、前記シール部8は、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む。
本発明を、実施例を用いて説明する。本発明は下記実施例に限定して解釈されない。例1、3および4が本発明の実施例であり、例2、5が比較例である。
(硬化性樹脂組成物の調整)
紫外線硬化性樹脂化合物(3051:ThreeBond社製)100質量%に対してアシルフォスフィンオキサイド系重合開始剤S1(Irgacure819:BASF社製)を0.3質量%加えて、80℃に加熱したホットスターラ―上にて1時間加熱撹拌し、硬化性樹脂組成物(1)を得た。重合開始剤S1のλSmaxは453nmであった。
図10にアセトニトリル溶液中のアシルフォスフィンオキサイド系重合開始剤S1(Irgacure819:BASF社製)の濃度が0.001%、0.01%および0.1%である吸収特性を示す。
(硬化性樹脂組成物の調整)
紫外線硬化性樹脂化合物(3051:ThreeBond社製)100質量%に対してアシルフォスフィンオキサイド系重合開始剤S1(Irgacure819:BASF社製)を0.3質量%加えて、80℃に加熱したホットスターラ―上にて1時間加熱撹拌し、硬化性樹脂組成物(1)を得た。重合開始剤S1のλSmaxは453nmであった。
図10にアセトニトリル溶液中のアシルフォスフィンオキサイド系重合開始剤S1(Irgacure819:BASF社製)の濃度が0.001%、0.01%および0.1%である吸収特性を示す。
(液晶組成物の調整)
負の誘電異方性を有するネマチック液晶(Tc=98℃、Δε=−5.6、Δn=0.220)90質量部に、下記化合物1を6質量部、下記化合物2を4質量部となるように調合した。重合開始剤Tとしてベンゾインイソプロピルエーテル(BiPE:TCI社)を硬化性化合物の総量に対し1質量%となるように添加した。上記の調合液を80℃に加熱したホットスターラ―上にて加熱撹拌し、硬化性化合物が均一に液晶中に溶解した液晶組成物(1)を得た。重合開始剤TのλTmaxは383nmであった。
図11にアセトニトリル溶液中のベンゾインイソプロピルエーテル(BiPE:TCI社)の濃度が0.001%、0.01%および0.1%である吸収特性を示す。
負の誘電異方性を有するネマチック液晶(Tc=98℃、Δε=−5.6、Δn=0.220)90質量部に、下記化合物1を6質量部、下記化合物2を4質量部となるように調合した。重合開始剤Tとしてベンゾインイソプロピルエーテル(BiPE:TCI社)を硬化性化合物の総量に対し1質量%となるように添加した。上記の調合液を80℃に加熱したホットスターラ―上にて加熱撹拌し、硬化性化合物が均一に液晶中に溶解した液晶組成物(1)を得た。重合開始剤TのλTmaxは383nmであった。
図11にアセトニトリル溶液中のベンゾインイソプロピルエーテル(BiPE:TCI社)の濃度が0.001%、0.01%および0.1%である吸収特性を示す。
(ODF法)
(例1)
一対のガラス基板上に透明電極としてITO(インジウム錫酸化物)薄膜を形成した。各電極上に絶縁膜として、SiO2−TiO2系の金属酸化膜を約50nmに形成した。各絶縁膜上に配向膜として、プレチルト角が約90°となるポリイミド薄膜を形成し、これらを透明基板とした。
一方の透明基板に6.0μm径のビーズを散布し、基板の周縁部に沿って、硬化性樹脂組成物(1)を、ディスペンサを用いて描画して堰状部を形成した。この時、ディスペンサと追従するように、ピーク波長を395nmに有する紫外線LED光源(装置名:P/N MLL14−395、Spectrum Illumination社製)を用いて紫外光を照射して、堰状部の硬化性樹脂組成物を増粘させた。このとき、堰状部の硬化性樹脂組成物は堰状部の形状を維持しているものの、完全には硬化されておらず、スパチュラなどで押すと潰れる、またはタック性を有する程度の固さであった。
堰状部で囲まれた領域に液晶組成物(1)を、ディスペンサを用いて複数個所に分けてディスペンスした。
(例1)
一対のガラス基板上に透明電極としてITO(インジウム錫酸化物)薄膜を形成した。各電極上に絶縁膜として、SiO2−TiO2系の金属酸化膜を約50nmに形成した。各絶縁膜上に配向膜として、プレチルト角が約90°となるポリイミド薄膜を形成し、これらを透明基板とした。
一方の透明基板に6.0μm径のビーズを散布し、基板の周縁部に沿って、硬化性樹脂組成物(1)を、ディスペンサを用いて描画して堰状部を形成した。この時、ディスペンサと追従するように、ピーク波長を395nmに有する紫外線LED光源(装置名:P/N MLL14−395、Spectrum Illumination社製)を用いて紫外光を照射して、堰状部の硬化性樹脂組成物を増粘させた。このとき、堰状部の硬化性樹脂組成物は堰状部の形状を維持しているものの、完全には硬化されておらず、スパチュラなどで押すと潰れる、またはタック性を有する程度の固さであった。
堰状部で囲まれた領域に液晶組成物(1)を、ディスペンサを用いて複数個所に分けてディスペンスした。
一対の定盤の昇降装置が設置された真空チャンバー内に、前記透明基板を下定盤にセットし、対向側となるガラス基板をセットした。次いで、真空チャンバー内を10Paとなるまで排気した。減圧装置内の昇降装置にて、前記一対のガラス基板を接近させ、2kPaの圧力で圧着した積層体を得た。この時、堰状部と液晶組成物(1)は接していなかった。
前記積層体を常圧雰囲気下に戻し、一方の透明基板側から、積層体の周縁部に設けられた堰状部に、ピーク波長λSが395nmの第1の光を堰状部に沿って照射し、シール部を形成した。前記第1の光は、紫外線LED光源(装置名:P/N MLL14−395、Spectrum Illumination社製)を使用し、波長300−500nm域における積算強度30mW/cm2で50秒間かけて照射を行った。なお、照度測定は、OceanOptics社の光学分光器USB4000を用いて行った。堰状部に照射した積算照射量は1500mJ/cm2であった。また、紫外線LEDのピーク波長のピークの半値幅は20nmであった。
次に、シール部と液晶組成物(1)が接したことを確認した後、電気光学機能層を形成する領域に存在する液晶組成物(1)にピーク波長λTが365nmの第2の光を照射し、液晶組成物(1)が液晶と柱状樹脂に相分離した電気光学機能層を形成した。
第2の光は、ケミカルランプ(FL―15BL:NEC製)を使用し、上下から2mW/cm2の強度条件で、15分間かけて光照射した。ケミカルランプの光発色分布は図12のとおりである。
得られた光学素子は電圧を印加していない状態で高い透明性を示し、Hazeは2%以下であった。シール部と電気光学機能層の作動部の境界領域にムラは無く、電圧印加によって生じる散乱変化も素子面内において均一であった。
第2の光は、ケミカルランプ(FL―15BL:NEC製)を使用し、上下から2mW/cm2の強度条件で、15分間かけて光照射した。ケミカルランプの光発色分布は図12のとおりである。
得られた光学素子は電圧を印加していない状態で高い透明性を示し、Hazeは2%以下であった。シール部と電気光学機能層の作動部の境界領域にムラは無く、電圧印加によって生じる散乱変化も素子面内において均一であった。
(例2)
堰状部の露光光源として、ピーク波長λSが365nmを有する紫外線光源(LN−425UV365−PSC:CCS社製 )を用いたこと以外は、例1と同様の操作で光学素子を得た。
得られた光学素子は電圧を印加していない状態で高い透明性を示し、Hazeは2%以下であった。しかしながら、光学素子に電圧を印加したところ、シール部から素子内側の作動領域にかけてシール部外周に沿った枠状の応答ムラが確認された。
堰状部の露光光源として、ピーク波長λSが365nmを有する紫外線光源(LN−425UV365−PSC:CCS社製 )を用いたこと以外は、例1と同様の操作で光学素子を得た。
得られた光学素子は電圧を印加していない状態で高い透明性を示し、Hazeは2%以下であった。しかしながら、光学素子に電圧を印加したところ、シール部から素子内側の作動領域にかけてシール部外周に沿った枠状の応答ムラが確認された。
(真空注入法)
(例3)
例1と同じ透明基板を使用した。これらの透明基板に直径6μmの樹脂ビーズからなるスペーサを介して対向させ、注入口以外をエポキシ樹脂により封止して液晶セルを作成した。
40℃に加温した真空オーブンを用いて、注入口から前記液晶セルに前記液晶組成物(1)を真空注入法により充填した。
注入口に前記硬化性樹脂組成物(1)を塗布した。次いで、硬化性樹脂組成物(1)に、ピーク波長λSが395nmの第1の光を照射し、注入口にシール部を形成した。第1の光は、紫外線LED光源( P/N MLL14−395:Spectrum Illumination社製 )を使用し、波長300−500nm域における積算強度30mW/cm2で約50秒間かけて光照射した。このときの積算照射量は1500mJ/cm2であった。照度測定にはOceanOptics社の光学分光器USB4000を用いて測定した。
本工程では、電気光学機能層を形成する領域に存在する液晶組成物(1)に第1の光が直接当たらないように、シール剤が塗布している辺の上方向から光照射した。
次に、液晶セルの両方の透明基板側から液晶組成物(1)にピーク波長λTが365nmの第2の光を照射し、液晶組成物(1)が液晶と柱状樹脂に相分離した電気光学機能層を形成した。
第2の光は、ケミカルランプ(FL―15BL:NEC製)を使用し、上下から2mW/cm2の条件で15分間かけて光照射した。
得られた光学素子は電圧を印加していない状態で高い透明性を示し、Hazeは2%以下であった。シール部と電気光学機能層の作動部の境界領域にムラは無く、電圧印加によって生じる散乱変化も素子面内において均一であった。
(例3)
例1と同じ透明基板を使用した。これらの透明基板に直径6μmの樹脂ビーズからなるスペーサを介して対向させ、注入口以外をエポキシ樹脂により封止して液晶セルを作成した。
40℃に加温した真空オーブンを用いて、注入口から前記液晶セルに前記液晶組成物(1)を真空注入法により充填した。
注入口に前記硬化性樹脂組成物(1)を塗布した。次いで、硬化性樹脂組成物(1)に、ピーク波長λSが395nmの第1の光を照射し、注入口にシール部を形成した。第1の光は、紫外線LED光源( P/N MLL14−395:Spectrum Illumination社製 )を使用し、波長300−500nm域における積算強度30mW/cm2で約50秒間かけて光照射した。このときの積算照射量は1500mJ/cm2であった。照度測定にはOceanOptics社の光学分光器USB4000を用いて測定した。
本工程では、電気光学機能層を形成する領域に存在する液晶組成物(1)に第1の光が直接当たらないように、シール剤が塗布している辺の上方向から光照射した。
次に、液晶セルの両方の透明基板側から液晶組成物(1)にピーク波長λTが365nmの第2の光を照射し、液晶組成物(1)が液晶と柱状樹脂に相分離した電気光学機能層を形成した。
第2の光は、ケミカルランプ(FL―15BL:NEC製)を使用し、上下から2mW/cm2の条件で15分間かけて光照射した。
得られた光学素子は電圧を印加していない状態で高い透明性を示し、Hazeは2%以下であった。シール部と電気光学機能層の作動部の境界領域にムラは無く、電圧印加によって生じる散乱変化も素子面内において均一であった。
(例4)
硬化性樹脂組成物(1)の露光光源として、ピーク波長λSが385nmを有する紫外線光源(LLR126×21―79UV385:Altec社製)を用いたこと以外は、例3と同様の操作で光学素子を得た。
得られた光学素子は電圧を印加していない状態で高い透明性を示し、Hazeは2%以下であった。シール部と電気光学機能層の作動部の境界領域にムラは無く、電圧印加によって生じる散乱変化も素子面内において均一であった。
硬化性樹脂組成物(1)の露光光源として、ピーク波長λSが385nmを有する紫外線光源(LLR126×21―79UV385:Altec社製)を用いたこと以外は、例3と同様の操作で光学素子を得た。
得られた光学素子は電圧を印加していない状態で高い透明性を示し、Hazeは2%以下であった。シール部と電気光学機能層の作動部の境界領域にムラは無く、電圧印加によって生じる散乱変化も素子面内において均一であった。
(例5)
硬化性樹脂組成物(1)の露光光源として、ピーク波長λSが365nmを有する紫外線光源(LN−425UV365−PSC:CCS社製 )を用いたこと以外は、例3と同様の操作で表示素子を得た。
得られた光学素子は電圧を印加していない状態で高い透明性を示し、Hazeは2%以下であった。しかしながら、光学素子に電圧を印加したところ、シール部を中心とした半楕円状に応答ムラが確認された。
例1〜5で得られた光学素子の評価結果を表1に示す。
硬化性樹脂組成物(1)の露光光源として、ピーク波長λSが365nmを有する紫外線光源(LN−425UV365−PSC:CCS社製 )を用いたこと以外は、例3と同様の操作で表示素子を得た。
得られた光学素子は電圧を印加していない状態で高い透明性を示し、Hazeは2%以下であった。しかしながら、光学素子に電圧を印加したところ、シール部を中心とした半楕円状に応答ムラが確認された。
例1〜5で得られた光学素子の評価結果を表1に示す。
表1に示すとおり例1はODF法により応答ムラのない光学素子が得られている。これらの例は、シール部を形成する第1の光と、電気光学機能層を形成する第2の光について、使用した第1の光と第2の光はともに、第1の光のピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短く、第2の光のピーク波長λTがλTmaxより短いという条件を満たしている。
例3および例4は、真空注入法で製造した光学素子で応答ムラのない光学素子が得られている。これらの例は、注入口のシール部を形成する第1の光と、電気光学機能層を形成する第2の光について、使用した第1の光と第2の光はともに、第1の光のピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短く、第2の光のピーク波長λTがλTmaxより短いという条件を満たしている。
例3および例4は、真空注入法で製造した光学素子で応答ムラのない光学素子が得られている。これらの例は、注入口のシール部を形成する第1の光と、電気光学機能層を形成する第2の光について、使用した第1の光と第2の光はともに、第1の光のピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短く、第2の光のピーク波長λTがλTmaxより短いという条件を満たしている。
一方で、例2はODF法を用いて、例5は、真空注入法で製造した光学素子において、注入口のシール部を形成する第1の光のピーク波長λSがλTmaxより短い。このため、シール部を形成する際に、シール部と液晶組成物とが隣接している領域において、液晶組成物の一部が硬化し、その結果、シール部と近接した箇所と、正常部との間で駆動特性の差異から生じる応答ムラが発生したと考えられる。
1 硬化性樹脂組成物
2、6、21 基板
3、31 堰状部
4 ディスペンサ
5 液晶組成物
7、71 積層体
8 シール部
9、91 電気光学機能層
10 真空チャンバー
11、17 光源
12、100 光学素子
13 レーザー光源
14 液晶セル
15 第2のシール部
16 注入口
2、6、21 基板
3、31 堰状部
4 ディスペンサ
5 液晶組成物
7、71 積層体
8 シール部
9、91 電気光学機能層
10 真空チャンバー
11、17 光源
12、100 光学素子
13 レーザー光源
14 液晶セル
15 第2のシール部
16 注入口
Claims (7)
- 少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板の一方の基板に、吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布して堰状部を形成する工程と、
前記堰状部の内側に、液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を塗布する工程と、
他方の基板を一方の基板に重ねる工程と、
前記堰状部にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を透明基板面側から照射してシール部を形成する工程と、
前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程を有する光学素子の製造方法。 - 上記シール部を形成する工程において、
前記堰状部の位置に沿って光源を走査しながら前記第1の光を照射する
請求項1に記載の光学素子の製造方法。 - 上記電気光学機能層を形成する工程において、
前記透明基板の少なくとも前記電気光学機能層を形成する領域に前記第2の光を照射する
請求項1または2に記載の光学素子の製造方法。 - 少なくとも一方に電極が形成され、少なくとも一方が透明である一対の基板が対向配置され、一対の基板の周縁部に第2のシール部と注入口を有する液晶セルに、前記注入口から液晶化合物、硬化性化合物および吸収端の波長がλTmaxである光重合開始剤Tを含む液晶組成物を真空注入する工程と、
前記注入口に吸収端の波長がλSmaxである光重合開始剤Sを含む硬化性樹脂組成物を塗布し、前記硬化性樹脂組成物にピーク波長λSがλTmax以上でλSmaxより短い第1の光を照射して硬化性樹脂組成物を硬化する工程と、
前記液晶組成物にピーク波長λTがλTmaxより短い第2の光を透明基板面側から照射して電気光学機能層を形成する工程を有する光学素子の製造方法。 - 前記λSとλTmaxの差が10nm以上である
請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。 - 少なくとも一方に電極が形成された一対の透明基板と、
前記一対の透明基板の周縁部に設けられたシール材と、
前記一対の透明基板とシール材に囲まれた領域に存在し、電圧の印加により光を透過する状態と散乱する状態を制御できる電気光学機能層とを有し、
シール材と電気光学機能層は光重合開始剤を含み、
シール材に含まれる光重合開始剤Sの吸収端の波長λSmaxが、電気光学機能層に含まれる光重合開始剤Tの吸収波長λTmaxより長い光学素子。 - 前記λSmaxとλTmaxとの差が10nm以上である請求項6記載の光学素子。
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