專利名稱：制造液晶元件的方法和液晶元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造實(shí)施了微細(xì)加工的液晶元件的方法以及由該方法獲得的高精度液晶元件。
背景技術(shù)：
關(guān)于制造液晶元件的方法，目前已知有若干種技木。例如，日本專利特開2005-353207號公報(專利文獻(xiàn)I)中公開了ー種偏振全息圖元件的制造方法，其特征在于，使如下的高分子晶體在單向取向的狀態(tài)下聚合。即，ー種偏振全息圖元件，它具有在一個面上具有凹凸格柵的樹脂制第I透明基板；在第I透明基板的上述凹凸格柵上形成的第I透明導(dǎo)電膜；覆蓋第I透明導(dǎo)電膜的第I絕緣膜、與第I透明基板相対的第2透明基板；在第2透明基板的第I透明基板側(cè)的面上形成的第2透明導(dǎo)電 膜；覆蓋第2透明導(dǎo)電膜的第2絕緣膜；填充第I絕緣膜和第2絕緣膜之間、至少含有在單向上取向的高分子液晶的液晶層，以及上述偏振全息圖元件的制造方法，在第I絕緣膜和第2絕緣膜之間夾持未固化的紫外線固化型的上述高分子晶體，對第I透明導(dǎo)電膜和第2透明導(dǎo)電膜施加電壓使上述高分子晶體在單向取向后進(jìn)行曝光。但是，專利文獻(xiàn)I記載的偏振全息圖元件的制造方法中，必須在第I絕緣膜和第2絕緣膜之間夾持未固化的紫外線固化型高分子晶體，向第I透明導(dǎo)電膜和第2透明導(dǎo)電膜施加電壓使上述高分子晶體在單向取向后進(jìn)行曝光。此外，已知有通過在具有液晶取向性的基板中對取向控制的高分子液晶層干蝕刻，在高分子液晶層內(nèi)形成格柵狀凹凸結(jié)構(gòu)的方法。根據(jù)這樣的方法，由于通過干蝕刻高分子液晶的分子被切斷產(chǎn)生自由基，高分子液晶層的耐光性有時會下降。此外，難以提高通過干蝕刻形成的凹凸結(jié)構(gòu)的形狀的精度。另夕卜，也許能夠形成微米程度大小的凹凸結(jié)構(gòu)，但是難以形成納米程度大小的凹凸結(jié)構(gòu)。此外，已知例如在具有液晶取向性的基板中，通過將具有格柵狀凹凸圖案的反轉(zhuǎn)圖案的模具按壓到被控制取向的光固化性低分子液晶(液晶単體)層，同時使光固化性低分子液晶聚合(固化)，從而在通過使低分子液晶聚合而得到的高分子液晶層內(nèi)形成格柵狀凹凸圖案的方法。被認(rèn)為通過這樣的方法雖然能夠形成具有更好的耐光性和良好的形狀精度的高分子液晶層，但由于模具的取向規(guī)制カ(錨固力)，光固化性低分子液晶的取向方向被打亂。因此，難以相對于格柵的方向調(diào)整得到的高分子液晶的介晶(Mesogen)基團(tuán)的取向方向。另夕卜，被認(rèn)為能夠通過模具的取向規(guī)制カ控制納米程度大小的凹凸圖案中光固化性低分子液晶的取向性，但是有時難以在微米程度大小的凹凸圖案中控制光固化性低分子液晶的取向性。另外，非專利文獻(xiàn)I公開以下內(nèi)容。S卩，光反應(yīng)性高分子液晶能夠通過照射偏振UV光進(jìn)行取向控制，能夠進(jìn)行向光反應(yīng)性高分子液晶的熱納米印刷，通過模具圖案進(jìn)行取向控制。首先，將光反應(yīng)性高分子液晶旋涂在玻璃基板上進(jìn)行熱納米印刷，此時，使用Si02/Si模具作為模具，使用OPTOOL DSX(大金工業(yè)株式會社(ダィキン工業(yè)(株))制)作為脫模劑。熱納米印刷是將模具側(cè)和基板側(cè)升溫到150°C，在壓カ20MPa下、保持時間I分鐘進(jìn)行。用偏光顯微鏡觀察光反應(yīng)性高分子液晶時，如果取向無規(guī)，則成為暗視野，如果在一定方向上取向，則成為亮視野。光反應(yīng)性高分子液晶上的2μπι L&S (線和空間)壓印圖案的偏光顯微鏡照片中，L&S圖案部分是亮視野，沒有L&S圖案的部分是暗視野。這意味著向光反應(yīng)性高分子液晶進(jìn)行熱納米印刷可以取向光反應(yīng)性高分子液晶。但是，非專利文獻(xiàn)I只不過公開了，向取向無規(guī)的光反應(yīng)性高分子液晶進(jìn)行熱納米印刷，并通過采用模具圖案的取向規(guī)制カ來控制取向，從而使光反應(yīng)性高分子液晶取向。即，沒有關(guān)于預(yù)防或降低由于模具而事先被控制的光反應(yīng)性高分子液晶的取向的雜亂，同時，將模具按壓在光反應(yīng)性高分子液晶上，向光反應(yīng)性高分子液晶賦予L&S圖案的記載。此夕卜，非專利文獻(xiàn)I中記載了，為了通過模具圖案取向控制，將模具側(cè)和基板側(cè)升溫到150°C的高溫?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I:日本專利特開2005-353207號公報非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1:2009年秋、應(yīng)用物理學(xué)會演講預(yù)稿集9a-D_
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供制造液晶元件的方法以及通過該制造方法制造的液晶元件。本發(fā)明是制造液晶元件的方法，所述液晶元件含有實(shí)施了取向處理的基板和具有圖案的高分子液晶層，其特征在于，包括在上述實(shí)施了取向處理的基板上設(shè)置交聯(lián)性高分子液晶層的エ序；使上述交聯(lián)性聞分子液晶的介晶基團(tuán)取向的エ序；在聞于上述交聯(lián)性聞分子液晶的玻璃化溫度且低于上述交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)的溫度下，將具有向上述高分子液晶層賦予的圖案的反轉(zhuǎn)圖案的模具按壓在上述交聯(lián)性高分子液晶層上的エ序；將上述模具按壓在上述交聯(lián)性高分子液晶層的狀態(tài)下使上述交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)成為固化物的エ序；以及，將上述模具從上述固化物剝離的エ序。上述液晶元件的制造方法中，優(yōu)選將上述模具按壓在上述交聯(lián)性高分子液晶層上時，上述交聯(lián)性高分子液晶層的粘度為IO3Pa ·秒以上IO6Pa ·秒以下。此外，優(yōu)選上述交聯(lián)性高分子液晶的數(shù)均分子量為2000以上50000以下。此外，優(yōu)選使上述交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)成固化物的エ序包括使上述交聯(lián)性高分子液晶光固化的エ序。此外，優(yōu)選上述具有圖案的高分子液晶層是具有格柵形狀圖案的高分子液晶層。此外，優(yōu)選還包括在上述高分子液晶層的圖案的槽部中填充固化性組合物使上述固化性組合物固化的エ序。此外，優(yōu)選上述交聯(lián)性高分子液晶層由含有交聯(lián)性高分子液晶、光聚合引發(fā)劑和表面活性劑的交聯(lián)性高分子液晶層形成用溶液形成。本發(fā)明是ー種液晶元件，其特征在于，通過上述本發(fā)明的制造液晶元件的方法制造而得。通過本發(fā)明的液晶元件的制造方法，能夠提供在不施加電壓的情況下控制液晶的取向，實(shí)施了微細(xì)加工的液晶元件的制造方法，通過該方法能夠提供具有耐光性等良好的光學(xué)特性、且精度高的液晶元件。


圖I :概略表示用于向本發(fā)明的交聯(lián)性高分子液晶層轉(zhuǎn)印圖案的模具的例子的圖。圖2 :概略說明本發(fā)明的制造液晶元件的方法的例子的圖。圖3 :概略表示本發(fā)明的液晶元件的例子的圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的制造液晶元件的方法是制造含有實(shí)施了取向處理的基板和具有圖案的高分子液晶層的液晶元件的制造方法，該方法依次包括在上述實(shí)施了取向處理的基板上設(shè)置含有介晶基團(tuán)的交聯(lián)性高分子液晶(即，含有介晶基團(tuán)的交聯(lián)性高分子液晶)層的エ序；使上述交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)取向的エ序；在高于上述交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度且低于上述交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)的溫度下，將具有向上述高分子液晶層賦予的圖案的反轉(zhuǎn)圖案的模具按壓在上述交聯(lián)性高分子液晶層內(nèi)的エ序；將上述模具按壓在上述交聯(lián)性高分子液晶層的狀態(tài)下使上述交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)成為固化物的エ序；以及，將上述模具從上述固化物剝離的エ序。這里，實(shí)施了取向處理的基板是如具有被摩擦處理過的膜的基板這樣的取向膜的基板或圖案化后的基板等。實(shí)施了對液晶的取向處理的基板可以例舉如具有摩擦處理過的聚酰亞胺膜的基板等。具有被摩擦處理過的聚酰亞胺膜的基板的取向規(guī)制カ(錨固力)優(yōu)選在O. 5X 10_3J/m2以上。具有被摩擦處理過的聚酰亞胺膜的基板的取向規(guī)制カ在O. 5X10_3J/m2以上時，能夠通過基板的取向規(guī)制カ使交聯(lián)性高分子液晶層中含有的交聯(lián)性高分子液晶的介晶取向。交聯(lián)性高分子液晶具有介晶基團(tuán)和交聯(lián)性基團(tuán)。對交聯(lián)性高分子液晶的各向異性有貢獻(xiàn)的介晶基團(tuán)可以例舉如脂環(huán)式烴的環(huán)、芳香族烴的環(huán)和雜環(huán)等。介晶基團(tuán)中含有多個環(huán)時，多個環(huán)相互直接鍵合或通過連接基間接鍵合。此外，介晶基團(tuán)中含有多個環(huán)時，介晶基中含有的多個環(huán)可以例舉同種或異種環(huán)的組合。介晶基團(tuán)中含有的環(huán)的數(shù)目優(yōu)選為2個以上4個以下，更優(yōu)選2個或3個。介晶基團(tuán)中含有的環(huán)的數(shù)目為2個以上時，能夠體現(xiàn)交聯(lián)性高分子液晶的液晶性。介晶基團(tuán)中含有的環(huán)的數(shù)目為4個以下吋，交聯(lián)性高分子液晶的熔點(diǎn)低。所述4個以下吋，交聯(lián)交聯(lián)性高分子液晶的エ序中液晶的析出被減少，能夠降低固化的交聯(lián)性高分子液晶的霧度值。關(guān)于交聯(lián)性基團(tuán)，可以例舉如丙烯酰氧基(CH2=CHCOO-)、甲基丙烯酰氧基(CH2=C(CH3)COO-)、こ烯基、烯丙基以及環(huán)狀醚基等，交聯(lián)性基團(tuán)更優(yōu)選丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。交聯(lián)性高分子液晶中具有介晶基團(tuán)的液晶性單體單元的介晶基團(tuán)優(yōu)選構(gòu)成交聯(lián)性高分子液晶的側(cè)鏈的側(cè)鏈型高分子液晶。構(gòu)成交聯(lián)性高分子液晶的液晶性單體單元可以僅由具有交聯(lián)性基團(tuán)的液晶性單體單元構(gòu)成，也可以由具有交聯(lián)性基團(tuán)的液晶性単體和非具有交聯(lián)性基團(tuán)的液晶性單體單元構(gòu)成。液晶性單體單元的數(shù)目中，具有交聯(lián)性基團(tuán)的液晶性單體單元的數(shù)目的比例更大吋，交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶更穩(wěn)定。即，具有更高的耐熱性和/或更高的耐溶劑性和/或耐水性。另ー方面，液晶性單體單元的數(shù)目中，具有交聯(lián)性基團(tuán)的液晶性單體單元的數(shù)目的比例更小時，能夠預(yù)防或降低交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)而固化時的固化收縮。例如，交聯(lián)性基團(tuán)為丙烯酰氧基吋，液晶性單體單元的數(shù)目中，具有交聯(lián)性基團(tuán)的液晶性單體單元的數(shù)目的比例為40 50%時，交聯(lián)而得的高分子液晶具有較高的耐溶劑性和耐水性，同時固化收縮較少。這樣的交聯(lián)性高分子液晶優(yōu)選通過在由具有聚合性官能團(tuán)的液晶性単體聚合而成的高分子液晶中導(dǎo)入交聯(lián)性基團(tuán)而獲得。所述高分子液晶可以是使ー種液晶性單體單獨(dú)聚合而成的產(chǎn)物，也可以是多種液晶性単體共聚而成的產(chǎn)物，可以根據(jù)液晶元件所需要的 特性等適當(dāng)選擇。這里，聚合性官能團(tuán)可以例舉與上述交聯(lián)性基團(tuán)同樣的基團(tuán)，優(yōu)選方式也同樣。液晶性單體可以例舉下式(A)所示的液晶性單體。CH2=CR1-COO-(CH2)ni-(O)Ii-X-M…(A)這里，R1是氫原子或甲基，m是O 12的整數(shù)，當(dāng)m為O時η為0，當(dāng)m為I 12的整數(shù)時η為1，Χ是單鍵、-C00-、-0C0-或-C0-，M是多個環(huán)直接或通過連接基間接地鍵合的介晶基團(tuán)。M中環(huán)的氫原子可以被甲基、甲氧基、氰基等取代。m優(yōu)選為I 12的整數(shù)，更優(yōu)選為2 6的整數(shù)。式(A)所示的液晶性単體可以例舉以下単體。 CH2=CR1-COO- (CH2) ^O-Ph-Ph、CH2=CR1-COO- (CH2) ^O-Ph-Cy、CH2=CR1-COO- (CH2) ^O-Ph-COO-Ph、CH2=CR1-COO- (CH2) m0-Ph = Ph、CH2=CR1-COO- (CH2) ^O-Ph-Z1-Ph-Z2-PKCH2=CR1-COO- (CH2) ,,O-COO-Ph-Z1-Ph-Z2-Ph,CH2=CR1-COO- (CH2) ^O-CO-Ph-Z1-Ph-Z2-Ph。這里，R1和m同前，Z1和Z2分別獨(dú)立地為單鍵、-C00-、-0C0_或_C0_，Ph是1，4_亞
苯基(其中，環(huán)的氫原子可以被甲基、甲氧基或氰基取代)，Cy是1，4-環(huán)己烯基。由于在液晶性単體的至少一部分隨后導(dǎo)入交聯(lián)性基團(tuán)，因此，介晶基團(tuán)(M)中含有的末端環(huán)基中具有羥基等反應(yīng)性基團(tuán)。本發(fā)明的交聯(lián)性高分子液晶通過在上述液晶性単體的聚合物中經(jīng)酯化反應(yīng)等方法導(dǎo)入交聯(lián)性基團(tuán)而得到。交聯(lián)性高分子液晶可以例舉如后述的實(shí)施例中記載的交聯(lián)性高分子液晶(B-2)。也有并用多種交聯(lián)性高分子液晶的情況。這種情況下，多種交聯(lián)性高分子液晶的組合和比例根據(jù)液晶元件的用途和/或需求的特性適當(dāng)設(shè)定。制造本發(fā)明的液晶元件的方法中，可以通過在實(shí)施了取向處理的基板上設(shè)置交聯(lián)性高分子液晶層，使交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)取向。這里，在實(shí)施了取向處理的基板上設(shè)置交聯(lián)性高分子液晶層的エ序包括例如，在實(shí)施了取向處理的基板的單側(cè)涂布含有交聯(lián)性高分子液晶的溶液的エ序，在實(shí)施了取向處理的多個基板之間夾持交聯(lián)性高分子液晶層的エ序。后者的情況下，可以增加交聯(lián)性高分子液晶層的厚度(至數(shù)十微米程度的厚度)，同時還可以與之相應(yīng)地增加賦予交聯(lián)性高分子液晶層的圖案的大小。此外，在取向處理后的基板上設(shè)置交聯(lián)性高分子液晶層的エ序包括例如，加熱交聯(lián)性高分子液晶層或含有交聯(lián)性高分子液晶的溶液的エ序。如果加熱交聯(lián)性高分子液晶層或含有交聯(lián)性高分子液晶的溶液，則能夠使交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)無規(guī)取向。接著，如果降低交聯(lián)性高分子液晶層或含有交聯(lián)性高分子液晶的溶液的溫度，則能夠在液晶溫度范圍內(nèi)的某些溫度下使交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)再取向，易于控制介晶基團(tuán)的取向。上述液晶溫度范圍內(nèi)的某些溫度也依賴于交聯(lián)性高分子液晶的材料種類，例如，為交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)溫度的-20°C以上、交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)溫度的-10°C以下的溫度。如果提高液晶的溫度，則從液晶相向各向同性液體變化，所述透明點(diǎn)(Tc)是指液晶相變化為所述各向同性液體(透明液體)的變化溫度。本發(fā)明中，優(yōu)選交聯(lián)性高分子液晶層含有表面活性劑。這樣的情況下，模具更容易從交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層剝離。此外，通過交聯(lián)性高分子液晶含有表面活性剤，更容易使在交聯(lián)性高分子液晶層與大氣的界面附近存在的介晶基團(tuán)根據(jù)基板的液晶取向性 取向。表面活性劑可以例舉具有氟代烷基、硅氧烷鏈以及碳數(shù)4 24的烷基的化合物。這些化合物可以具有酯性氧原子。優(yōu)選具有氟代烷基的化合物。氟代烷基可以例舉全氟烷基、多氣燒基以及全氣聚釀基等。娃氧燒鏈可以例舉~■甲基娃氧燒和甲基苯基娃氧燒等。作為碳數(shù)4 24的烷基，可以例舉正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十二烷基、月桂基以及十八烷基等。碳數(shù)4 24的烷基優(yōu)選直鏈狀的基團(tuán)或支鏈狀的基團(tuán)。交聯(lián)性高分子液晶層中含有的表面活性劑的量可以根據(jù)模具從交聯(lián)性高分子液晶所交聯(lián)的固化物層的剝離容易度以及實(shí)施過取向處理的基板中交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向容易度等適當(dāng)選擇。制造本發(fā)明的液晶元件的方法中，在高于交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度且低于交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)溫度的溫度下，將具有向交聯(lián)性高分子液晶層賦予圖案的反轉(zhuǎn)圖案的模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層。由此，在使交聯(lián)性高分子液晶層中含有的交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)取向的狀態(tài)下，預(yù)防或降低由模具引起的取向混亂的同時，能夠通過模具賦予交聯(lián)性高分子液晶以圖案。這里，由于在高于交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度的溫度下將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層，因此能夠向交聯(lián)性高分子液晶層賦予圖案。將上述模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層時的壓カ可以根據(jù)按壓時的溫度、交聯(lián)性高分子液晶的材料、取向膜、基板以及模具的取向規(guī)制力、模具的圖案等選擇適當(dāng)?shù)膲毫?。雖沒有特別限制，但按壓時的壓力可以例舉O. 01 IOMPa的壓力。此外，由于在低于交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)溫度的溫度下將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層，因此，向交聯(lián)性高分子液晶層賦予圖案時，可以防止或降低由模具引起的交聯(lián)性聞分子液晶的介晶基的取向混亂。而且，高于交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度且低于交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)溫度的溫度是低于使交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)取向時交聯(lián)性高分子液晶層的溫度的溫度。此外，高于交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度且低于交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)溫度的溫度依賴于交聯(lián)性高分子液晶材料的粘度特性、實(shí)施取向處理后的基板的取向規(guī)制カ以及模具的取向規(guī)制カ等。例如，模具的取向規(guī)制カ相對于實(shí)施取向處理后基板的取向規(guī)制力的比值小的情況下，高于交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度且低于交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)溫度的溫度是接近于交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)的溫度。此外，如果模具的取向規(guī)制力相對于實(shí)施取向處理后基板的取向規(guī)制カ的比值增加，則為了防止或降低由模具引起的交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)取向的混亂，成為高于固化性液晶聚合物(交聯(lián)性高分子液晶)的玻璃化溫度且低于固化性液晶聚合物(交聯(lián)性高分子液晶)的透明點(diǎn)溫度的溫度。將上述模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層上時，交聯(lián)性高分子液晶層的溫度可以如上所述根據(jù)交聯(lián)性高分子液晶的材料、取向膜、模具的取向規(guī)制力、模具的圖案等適當(dāng)選擇。雖沒有特別限定，但按壓時交聯(lián)性高分子液晶層的溫度可以例舉從交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度(Tg)至Tg+50°C的范圍。 為了在高于交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度且低于交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)溫度的溫度下，將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層上，因此，模具在較低的溫度下被按壓在交聯(lián)性高分子液晶層中。本發(fā)明的制造液晶元件的方法中，在將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層的狀態(tài)下使交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)。由此，能夠在基本維持交聯(lián)性高分子液晶層中含有的交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向的狀態(tài)并且在由模具向交聯(lián)性高分子液晶層賦予圖案的狀態(tài)下，使交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)。本發(fā)明的制造液晶元件的方法中，通過將模具從交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶的固化物層剝離，能夠得到在基本維持交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向的狀態(tài)下賦予圖案的、交聯(lián)性高分子液晶的固化物層。即，能夠得到含有在基本維持實(shí)施了取向處理的基板和交聯(lián)性高分子液晶的介晶基取向的狀態(tài)下賦予了圖案的交聯(lián)性高分子液晶的固化物層的液晶元件。從交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶的固化物層剝離模具時，該層的溫度低于將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層時的溫度，但高于交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度或低于交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度。這樣，根據(jù)本發(fā)明的制造液晶元件的方法，能夠提供一種交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶固化物層中交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向方向基本獨(dú)立于賦予交聯(lián)的交聯(lián)性高分子液晶層的圖案、與具有賦予交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層的方向性的圖案方向基本相同或不同的液晶元件的制造方法。此外，根據(jù)本發(fā)明的制造液晶元件的方法，能夠提供一種交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層具有較好的耐光性的液晶元件的制造方法。此外，根據(jù)本發(fā)明的制造液晶元件的方法，能夠提供ー種具有向交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層賦予的圖案形狀具有較好的精度的液晶元件的制造方法。而且，根據(jù)本發(fā)明的制造液晶元件的方法，能夠提供ー種具有賦予微米程度(幾微米 幾十微米)大小或納米程度大小的圖案的交聯(lián)的交聯(lián)性高分子液晶層的液晶元件的制造方法。
此外，根據(jù)本發(fā)明的制造液晶元件的方法，能夠提供不必向交聯(lián)性高分子液晶層施加電壓的液晶元件的制造方法、 本發(fā)明的制造液晶元件的方法中，在實(shí)施取向處理后的基板上形成的交聯(lián)性高分子液晶層的厚度(實(shí)施交聯(lián)處理、被固化的高分子液晶層的厚度)的下限可以通過在高分子液晶層內(nèi)形成的圖案的高度(即深度)等適當(dāng)選擇，上限可以根據(jù)能夠使液晶取向的范圍內(nèi)的厚度適當(dāng)選擇。沒有特別限定，厚度上限的ー個例子是20 μ m左右。本發(fā)明的制造液晶元件的方法中，優(yōu)選將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層時交聯(lián)性高分子液晶層的粘度為IO3Pa 秒以上IO6Pa 秒以下，更優(yōu)選為IO4Pa ·秒以上IO5Pa 秒以下。上述粘度在IO3Pa ·秒以上時，能夠更有效地防止或降低由模具引起的交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向混亂。特別是模具具有取向規(guī)制カ(錨固力)時也能有效防止或降低因模具引起的交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向混亂。
另ー方面，將模具按壓在固化性液晶聚合物層上時的固化性液晶聚合物層的粘度為IO6Pa ·秒以下時，能夠較容易地將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層。上述本發(fā)明的制造液晶元件的方法中，優(yōu)選交聯(lián)性高分子液晶的數(shù)均分子量在2000以上50000以下，更優(yōu)選4000以上25000以下。交聯(lián)性高分子液晶的數(shù)均分子量在2000以上時，能夠更有效地防止或降低由模具引起的交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向混亂。特別是模具具有取向規(guī)制カ(錨固力)時也能更有效地防止或降低因模具引起的交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向混亂。另ー方面，固化性液晶聚合物(交聯(lián)性高分子液晶)的數(shù)均分子量在50000以下吋，能夠更容易地將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層上。此外，交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向度變得更高，能夠得到透明的液晶元件。此外，可以縮短取向處理所需要的時間。上述制造本發(fā)明的液晶元件的方法中，作為使交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)的方法，優(yōu)選使交聯(lián)性高分子液晶光交聯(lián)。例如，交聯(lián)性高分子液晶具有對紫外線有感應(yīng)的交聯(lián)性基團(tuán)時，可以通過向交聯(lián)性高分子液晶照射紫外線來固化(交聯(lián))交聯(lián)性高分子液晶。通過光交聯(lián)進(jìn)行交聯(lián)性高分子液晶的交聯(lián)時，更容易實(shí)現(xiàn)在基本維持交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向的狀態(tài)下，且在通過模具向交聯(lián)性高分子液晶層賦予圖案的狀態(tài)下，使交聯(lián)性高分子液晶固化(交聯(lián))。使交聯(lián)性高分子液晶光交聯(lián)時，優(yōu)選在交聯(lián)性高分子液晶中添加光聚合引發(fā)劑。光聚合引發(fā)劑是通過光在固化性(交聯(lián)性)高分子液晶內(nèi)引發(fā)自由基聚合反應(yīng)或離子聚合反應(yīng)的化合物。例如，交聯(lián)性高分子液晶層優(yōu)選由含有交聯(lián)性高分子液晶99 90質(zhì)量％和光聚合引發(fā)劑I 10質(zhì)量％的交聯(lián)性高分子液晶層形成用溶液形成。此時，能夠降低光聚合引發(fā)劑的殘渣，能夠降低交聯(lián)性高分子液晶的物性劣化或防止物性劣化，同時，能夠更容易使交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)。特別優(yōu)選為含有交聯(lián)性高分子液晶95 98質(zhì)量％和光聚合引發(fā)劑2 5質(zhì)量％的光聚合性組合物。光聚合引發(fā)劑可以例舉(A)こ酰苯類光聚合引發(fā)劑、(B)苯偶姻類光聚合引發(fā)劑、(C) ニ苯酮類光聚合引發(fā)劑、(D)噻噸酮類光聚合引發(fā)劑、(E)全氟(叔丁基過氧化物)、全氟苯甲酰過氧化物這樣的含有氟原子的光聚合引發(fā)劑，以及(F) α-?；靠帷⒈郊谆?(鄰こ氧基羰基)-α-單肟、?；趸?、こ醛酸酷、3-氧代香豆素、2-こ基蒽醌、樟腦醌、硫化四甲基秋蘭姆、偶氮ニ異丁腈、過氧化苯甲酰、ニ烷基過氧化物、過氧新戊酸叔丁酯等其它的光聚合引發(fā)劑。本發(fā)明的制造液晶元件的方法中，優(yōu)選在實(shí)施取向處理后的基板上設(shè)置交聯(lián)性高分子液晶層的エ序中包括在固化性液晶聚合物(交聯(lián)性高分子液晶)的透明點(diǎn)溫度以上的溫度下加熱固化性液晶聚合物(交聯(lián)性高分子液晶)層的エ序。這種情況下，通過在交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)溫度以上的溫度下加熱交聯(lián)性高分子液晶層，能夠作成交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向?yàn)闊o規(guī)的液晶元件。此外，通過將交聯(lián)性高分子液晶層的溫度降低至低于交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)的溫度，能夠使介晶基團(tuán)更有效地再取向。本發(fā)明的制造液晶元件的方法中，優(yōu)選模具的取向規(guī)制カ(錨固力)為I X KT1JAi2以下。模具的取向規(guī)制カ在IXlO-1J/!!!2以下吋，由模具引起的交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向混亂被更有效地防止或降低，能夠更容易地通過模具向交聯(lián)性高分子液晶層賦予圖案。
圖I是概略表示具有向本發(fā)明的交聯(lián)性高分子液晶層賦予的圖案的反轉(zhuǎn)圖案11的模具10的例子的圖。圖I所示的模具10的例子具有間隙P、寬度W和高度H的線和間距(格柵形狀)的圖案。圖I所示的模具的例子中，模具的取向規(guī)制カ(錨固力)大致與線和間距的高度H的平方成正比，同時與線和間距的間距P的3次方成反比。因此，隨著線和間距的高度H減少(增加)，模具的取向規(guī)制カ(錨固力)減少(增加)。此外，隨著線和間距的間距P增加(減少)，模具的取向規(guī)制カ(錨固力)增加(減少)。本發(fā)明的制造液晶元件的方法中，將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層上時，模具的速度依賴于交聯(lián)性高分子液晶層的粘度和向模具施加的壓力。向模具施加壓カ的方法可以例舉用輥向模具施加壓カ的方法。向交聯(lián)性高分子液晶層按壓模具的速度小吋，模具對交聯(lián)性高分子液晶層的壓力小，因此，能夠減少按壓模具對交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向造成的影響。由此，能夠更好地提高將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層內(nèi)時該層的溫度。另ー方面，向交聯(lián)性高分子液晶層按壓模具的速度大時，由于模具對交聯(lián)性高分子液晶層的壓カ大，能夠更容易地將模具按壓在該層。由此，能夠更好地降低將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層內(nèi)時該層的溫度。圖2是概略說明本發(fā)明的制造液晶元件的方法的例子的圖。圖2 (a)是概略說明在實(shí)施取向處理后的基板上設(shè)置交聯(lián)性高分子液晶層的エ序的例子的圖。圖2 (b)是概略說明在低于交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度且高于固化性液晶聚合物(交聯(lián)性高分子液晶)的透明點(diǎn)溫度的溫度下，將具有向交聯(lián)性高分子液晶層賦予的圖案的反轉(zhuǎn)圖案的模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層的エ序，以及在將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層的狀態(tài)下使交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)的エ序的例子的圖。圖2 (c)是概略說明從交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶的固化物層剝離模具的エ序的例子的圖。圖2表示制造含有實(shí)施取向處理后的基板21和交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶固化物層24的液晶元件20的方法。首先，如圖2 Ca)所示，在實(shí)施取向處理后的基板21上設(shè)置交聯(lián)性高分子液晶層22。這里，實(shí)施取向處理后的基板21是具有使交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的長軸相對于基板21的表面水平方向取向的摩擦處理過的聚酰亞胺膜的基板。此外，交聯(lián)性高分子液晶層22除了含有具有介晶基團(tuán)和丙烯?；蚣谆；@樣的交聯(lián)性基團(tuán)的交聯(lián)性高分子液晶外，還含有光聚合引發(fā)劑和表面活性剤。交聯(lián)性高分子液晶是，液晶性單體單元的介晶基團(tuán)構(gòu)成交聯(lián)性高分子液晶的側(cè)鏈的側(cè)鏈型高分子液晶。這里，在交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)(Tc)以上的溫度下加熱交聯(lián)性高分子層22。由此，交聯(lián)性高分子液晶層22中含有的交聯(lián)性高分子液晶的介晶取向成為無規(guī)取向。通過使交聯(lián)性高分子液晶層22的溫度降低至低于交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)(Tc)的溫度(例如，比光交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)(Tc)溫度低10 20°C的溫度)，使交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)再取向。此時，由于交聯(lián)性高分子液晶層22含有表面活性剤，因此，更容易使交聯(lián)性高分子液晶相對于實(shí)施取向處理后的基板21的表面在水平方向上取向。接著，如圖2 (b)所示，在低于使交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)再取向時的溫度(例如，比光固化性液晶聚合物的透明點(diǎn)(Tc)的溫度低10 20°C的溫度)、高于交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度(Tg)的溫度，且低于交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)(Tc)溫度的溫度(例如，比光固化性液晶聚合物的透明點(diǎn)(Tc)低70 80°C的溫度)下，將具有向交聯(lián)性高分子液晶層22賦予圖案的反轉(zhuǎn)圖案的模具23按壓在交聯(lián)性高分子液晶層22內(nèi)。這樣，將模具 23按壓在交聯(lián)性高分子液晶層22時該層22的粘度優(yōu)選IO3Pa ·秒以上IO6Pa ·秒以下。這里，作為為了將模具23按壓在交聯(lián)性高分子液晶層22上而向模具23施加壓カ的方法，有代表性的是通過輥向模具施加壓カ的方法。此外，模具23具有線和間距的圖案。由此，在基本維持交聯(lián)性高分子液晶層22中含有的交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向的狀態(tài)下，預(yù)防或降低由模具23引起的介晶基團(tuán)的取向混亂，同時，通過模具23向交聯(lián)性高分子液晶層22賦予線和空間的圖案。接著，將模具23按壓在交聯(lián)性高分子液晶層22的狀態(tài)下使交聯(lián)性高分子液晶光交聯(lián)。更具體地，通過向交聯(lián)性高分子液晶照射紫外線，使光交聯(lián)性高分子液晶固化(即，交聯(lián))。最后，如圖2 (C)所示，在比將模具23按壓在交聯(lián)性高分子液晶層22時的溫度低的溫度(例如，交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度(Tg)附近的溫度)下，將模具23從光交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶的固化物層24剝離。由此，得到在基本維持交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向的狀態(tài)下賦予了線和間距的圖案的、交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶固化物層24。即，得到含有取向處理后的基板21和交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶的固化物層24的液晶元件20。線和間距的圖案的間隙可以是從納米程度的間隙至微米程度(20 30微米)的間隙。這樣，根據(jù)如圖2所示的制造液晶元件20的方法，可以提供制造如下液晶元件的方法光交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層24中，高分子液晶的介晶基團(tuán)取向的方向(相對于基板21的表面為水平方向的、介晶基團(tuán)的長軸方向)與向光交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶的固化物層24賦予的線和間距圖案的長度方向不同，且光交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層24具有具備更好耐光性和更好精度的線和間距的圖案。本發(fā)明的液晶元件是通過本發(fā)明的制造液晶元件的方法制得的液晶元件。本發(fā)明的液晶元件的特征是通過本發(fā)明的制造液晶元件的方法制造，因此，能夠提供這樣的液晶元件交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層中，交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)的取向方向基本獨(dú)立于向交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層賦予的圖案、與具有向交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層賦予的方向性的圖案方向基本相同或不同。此外，能夠提供交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層具有更好的耐光性的液晶元件。此外，能夠提供向交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層賦予的圖案形狀具有更好的精度的液晶元件。而且，還能夠提供這樣的液晶元件它具有被賦予微米程度(幾微米 幾十微末)大小或納米程度大小的圖案的交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層。此外，能提供在控制取向時不需要向交聯(lián)性高分子液晶施加電壓的液晶元件的制造方法。向交聯(lián)性高分子液晶層賦予的圖案形狀可以根據(jù)液晶元件的目的用途適當(dāng)選擇各種圖案。例如，在相位差板、波長板等用途中使用矩形槽圖案，在衍射格柵用途中除了矩形槽圖案外，還可以使用鋸齒形槽、正弦波形槽圖案或它們的組合圖案，本發(fā)明不局限于這些圖案。這里，具有被賦予微米程度(幾微米 幾十微米)大小的圖案的交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層的液晶元件可以例舉衍射格柵等用途。此外，具有被賦予納米程度大小的圖案的交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層的液晶元件可以例舉波長板等用途。
圖3是概略表示本發(fā)明的液晶元件的例子的圖。更具體地，概略表示根據(jù)圖2所示本發(fā)明的制造液晶元件的方法的例子制得的液晶元件。與圖2所示的液晶元件20相同，圖3所示的液晶元件40含有實(shí)施取向處理的基板41和光交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層42。液晶元件20同上，在液晶元件40中，光交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層42中的介晶基團(tuán)的取向方向，即在基板41表面的水平方向(圖3中虛線所示的橢圓形的長軸方向)中的介晶基團(tuán)的長度方向，與向光交聯(lián)而得的交聯(lián)性高分子液晶層42賦予的線和間距圖案的長軸方向不同。此外，液晶元件40中，光交聯(lián)的交聯(lián)性高分子液晶層42具有更好的耐光性和具備更好精度的線和間距的圖案。具有如上制作的線和間距(格柵形狀)圖案的液晶元件還可以至少在交聯(lián)性高分子液晶固化物層的圖案的槽部填充固化性組合物、使該固化性組合物固化。此時，也可以用固化性組合物覆蓋上述圖案的凸部表面使該固化性組合物固化。填充于槽部的固化性材料可以是上述的交聯(lián)性高分子液晶，也可以是液晶性単體。此外，也可以是不具有介晶基團(tuán)等的各向同性的固化性組合物(UV固化性樹脂等)。特別是使用液晶材料填充上述槽部時，可以通過在高分子液晶層上形成的線和間距使液晶材料的介晶基團(tuán)取向。即，具有如上形成的圖案的高分子液晶層具有調(diào)制光的作用，同時具有使液晶材料取向的作用。這樣，使用液晶材料填充槽部時，可以減小液晶元件的厚度。此外，通過在液晶元件中不含由各向同性材料構(gòu)成的層，可以抑制光學(xué)特性的劣化。還可以減小對光的入射角的角度依賴性。[實(shí)施例]接著，詳述本發(fā)明的實(shí)施例，但不被解釋為局限于這些實(shí)施例。例I 4、10和11是實(shí)施例，例5 8是比較例，例9是耐光性評價例。[合成例I]高分子液晶(B-I)的合成根據(jù)以下化學(xué)反應(yīng)式(I)合成高分子液晶(B-1)。[化學(xué)式I]
權(quán)利要求
1.一種制造液晶兀件的方法，所述液晶兀件含有實(shí)施了取向處理的基板和具有圖案的高分子液晶層，其特征在于，該方法包括在上述實(shí)施了取向處理的基板上設(shè)置交聯(lián)性高分子液晶層的工序；使上述交聯(lián)性聞分子液晶的介晶基團(tuán)取向的工序；在聞于上述交聯(lián)性聞分子液晶的玻璃化溫度且低于上述交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)溫度的溫度下，將具有向上述高分子液晶層賦予的圖案的反轉(zhuǎn)圖案的模具按壓在上述交聯(lián)性高分子液晶層上的工序；在將上述模具按壓在上述交聯(lián)性高分子液晶層的狀態(tài)下使上述交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)成為固化物的工序；以及，將上述模具從上述固化物剝離的工序。
2.如權(quán)利要求I所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，將上述模具按壓在上述交聯(lián)性高分子液晶層上時，上述交聯(lián)性高分子液晶層的粘度為IO3Pa 秒以上IO6Pa 秒以下。
3.如權(quán)利要求I或2所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，上述交聯(lián)性高分子液晶的數(shù)均分子量為2000以上50000以下。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，使上述交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)成固化物的工序包括使上述交聯(lián)性高分子液晶光固化的工序。
5.如權(quán)利要求I 4中任一項所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，上述具有圖案的高分子液晶層是具有格柵形狀圖案的高分子液晶層。
6.如權(quán)利要求I 5中任一項所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，還包括在上述高分子液晶層的圖案的溝部填充固化性組合物使上述固化性組合物固化的工序。
7.如權(quán)利要求I 6中任一項所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，上述交聯(lián)性高分子液晶層由含有交聯(lián)性高分子液晶、光聚合引發(fā)劑和表面活性劑的交聯(lián)性高分子液晶層形成用溶液形成。
8.一種液晶元件，其特征在于，由權(quán)利要求I 7中任一項所述的制造液晶元件的方法制造而成。
全文摘要
本發(fā)明提供制造液晶元件的方法和液晶元件。制造液晶元件的方法以及通過該制造方法制得的液晶元件，所述液晶元件含有實(shí)施了取向處理的基板和具有圖案的高分子液晶層，其特征在于，該方法包括在上述實(shí)施了取向處理的基板上設(shè)置交聯(lián)性高分子液晶層的工序；使上述交聯(lián)性高分子液晶的介晶基團(tuán)取向的工序；在高于上述交聯(lián)性高分子液晶的玻璃化溫度且低于上述交聯(lián)性高分子液晶的透明點(diǎn)溫度的溫度下，將具有上述高分子液晶層所具有的圖案的反轉(zhuǎn)圖案的模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層上的工序；在將模具按壓在交聯(lián)性高分子液晶層上的狀態(tài)下使交聯(lián)性高分子液晶交聯(lián)成為固化物的工序；以及，將模具從固化物剝離的工序。
文檔編號G02B5/30GK102834751SQ20118001858
公開日2012年12月19日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者山本祐治, 海田由里子, 小口亮平, 坂本寬 申請人:旭硝子株式會社