专利名称：制造液晶元件的方法和液晶元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造实施了微细加工的液晶元件的方法以及由该方法获得的高精度液晶元件。
背景技术：
关于制造液晶元件的方法，目前已知有若干种技木。例如，日本专利特开2005-353207号公报(专利文献I)中公开了ー种偏振全息图元件的制造方法，其特征在于，使如下的高分子晶体在单向取向的状态下聚合。即，ー种偏振全息图元件，它具有在一个面上具有凹凸格栅的树脂制第I透明基板；在第I透明基板的上述凹凸格栅上形成的第I透明导电膜；覆盖第I透明导电膜的第I绝缘膜、与第I透明基板相対的第2透明基板；在第2透明基板的第I透明基板侧的面上形成的第2透明导电 膜；覆盖第2透明导电膜的第2绝缘膜；填充第I绝缘膜和第2绝缘膜之间、至少含有在单向上取向的高分子液晶的液晶层，以及上述偏振全息图元件的制造方法，在第I绝缘膜和第2绝缘膜之间夹持未固化的紫外线固化型的上述高分子晶体，对第I透明导电膜和第2透明导电膜施加电压使上述高分子晶体在单向取向后进行曝光。但是，专利文献I记载的偏振全息图元件的制造方法中，必须在第I绝缘膜和第2绝缘膜之间夹持未固化的紫外线固化型高分子晶体，向第I透明导电膜和第2透明导电膜施加电压使上述高分子晶体在单向取向后进行曝光。此外，已知有通过在具有液晶取向性的基板中对取向控制的高分子液晶层干蚀刻，在高分子液晶层内形成格栅状凹凸结构的方法。根据这样的方法，由于通过干蚀刻高分子液晶的分子被切断产生自由基，高分子液晶层的耐光性有时会下降。此外，难以提高通过干蚀刻形成的凹凸结构的形状的精度。另夕卜，也许能够形成微米程度大小的凹凸结构，但是难以形成纳米程度大小的凹凸结构。此外，已知例如在具有液晶取向性的基板中，通过将具有格栅状凹凸图案的反转图案的模具按压到被控制取向的光固化性低分子液晶(液晶単体)层，同时使光固化性低分子液晶聚合(固化)，从而在通过使低分子液晶聚合而得到的高分子液晶层内形成格栅状凹凸图案的方法。被认为通过这样的方法虽然能够形成具有更好的耐光性和良好的形状精度的高分子液晶层，但由于模具的取向规制カ(锚固力)，光固化性低分子液晶的取向方向被打乱。因此，难以相对于格栅的方向调整得到的高分子液晶的介晶(Mesogen)基团的取向方向。另夕卜，被认为能够通过模具的取向规制カ控制纳米程度大小的凹凸图案中光固化性低分子液晶的取向性，但是有时难以在微米程度大小的凹凸图案中控制光固化性低分子液晶的取向性。另外，非专利文献I公开以下内容。S卩，光反应性高分子液晶能够通过照射偏振UV光进行取向控制，能够进行向光反应性高分子液晶的热纳米印刷，通过模具图案进行取向控制。首先，将光反应性高分子液晶旋涂在玻璃基板上进行热纳米印刷，此时，使用Si02/Si模具作为模具，使用OPTOOL DSX(大金工业株式会社(ダィキン工業(株))制)作为脱模剂。热纳米印刷是将模具侧和基板侧升温到150°C，在压カ20MPa下、保持时间I分钟进行。用偏光显微镜观察光反应性高分子液晶时，如果取向无规，则成为暗视野，如果在一定方向上取向，则成为亮视野。光反应性高分子液晶上的2μπι L&S (线和空间)压印图案的偏光显微镜照片中，L&S图案部分是亮视野，没有L&S图案的部分是暗视野。这意味着向光反应性高分子液晶进行热纳米印刷可以取向光反应性高分子液晶。但是，非专利文献I只不过公开了，向取向无规的光反应性高分子液晶进行热纳米印刷，并通过采用模具图案的取向规制カ来控制取向，从而使光反应性高分子液晶取向。即，没有关于预防或降低由于模具而事先被控制的光反应性高分子液晶的取向的杂乱，同时，将模具按压在光反应性高分子液晶上，向光反应性高分子液晶赋予L&S图案的记载。此夕卜，非专利文献I中记载了，为了通过模具图案取向控制，将模具侧和基板侧升温到150°C的高温。现有技术文献 专利文献专利文献I:日本专利特开2005-353207号公报非专利文献非专利文献1:2009年秋、应用物理学会演讲预稿集9a-D_
发明内容
本发明的目的是提供制造液晶元件的方法以及通过该制造方法制造的液晶元件。本发明是制造液晶元件的方法，所述液晶元件含有实施了取向处理的基板和具有图案的高分子液晶层，其特征在于，包括在上述实施了取向处理的基板上设置交联性高分子液晶层的エ序；使上述交联性闻分子液晶的介晶基团取向的エ序；在闻于上述交联性闻分子液晶的玻璃化温度且低于上述交联性高分子液晶的透明点的温度下，将具有向上述高分子液晶层赋予的图案的反转图案的模具按压在上述交联性高分子液晶层上的エ序；将上述模具按压在上述交联性高分子液晶层的状态下使上述交联性高分子液晶交联成为固化物的エ序；以及，将上述模具从上述固化物剥离的エ序。上述液晶元件的制造方法中，优选将上述模具按压在上述交联性高分子液晶层上时，上述交联性高分子液晶层的粘度为IO3Pa ·秒以上IO6Pa ·秒以下。此外，优选上述交联性高分子液晶的数均分子量为2000以上50000以下。此外，优选使上述交联性高分子液晶交联成固化物的エ序包括使上述交联性高分子液晶光固化的エ序。此外，优选上述具有图案的高分子液晶层是具有格栅形状图案的高分子液晶层。此外，优选还包括在上述高分子液晶层的图案的槽部中填充固化性组合物使上述固化性组合物固化的エ序。此外，优选上述交联性高分子液晶层由含有交联性高分子液晶、光聚合引发剂和表面活性剂的交联性高分子液晶层形成用溶液形成。本发明是ー种液晶元件，其特征在于，通过上述本发明的制造液晶元件的方法制造而得。通过本发明的液晶元件的制造方法，能够提供在不施加电压的情况下控制液晶的取向，实施了微细加工的液晶元件的制造方法，通过该方法能够提供具有耐光性等良好的光学特性、且精度高的液晶元件。
图I :概略表示用于向本发明的交联性高分子液晶层转印图案的模具的例子的图。图2 :概略说明本发明的制造液晶元件的方法的例子的图。图3 :概略表示本发明的液晶元件的例子的图。
具体实施方式
本发明的制造液晶元件的方法是制造含有实施了取向处理的基板和具有图案的高分子液晶层的液晶元件的制造方法，该方法依次包括在上述实施了取向处理的基板上设置含有介晶基团的交联性高分子液晶(即，含有介晶基团的交联性高分子液晶)层的エ序；使上述交联性高分子液晶的介晶基团取向的エ序；在高于上述交联性高分子液晶的玻璃化温度且低于上述交联性高分子液晶的透明点的温度下，将具有向上述高分子液晶层赋予的图案的反转图案的模具按压在上述交联性高分子液晶层内的エ序；将上述模具按压在上述交联性高分子液晶层的状态下使上述交联性高分子液晶交联成为固化物的エ序；以及，将上述模具从上述固化物剥离的エ序。这里，实施了取向处理的基板是如具有被摩擦处理过的膜的基板这样的取向膜的基板或图案化后的基板等。实施了对液晶的取向处理的基板可以例举如具有摩擦处理过的聚酰亚胺膜的基板等。具有被摩擦处理过的聚酰亚胺膜的基板的取向规制カ(锚固力)优选在O. 5X 10_3J/m2以上。具有被摩擦处理过的聚酰亚胺膜的基板的取向规制カ在O. 5X10_3J/m2以上时，能够通过基板的取向规制カ使交联性高分子液晶层中含有的交联性高分子液晶的介晶取向。交联性高分子液晶具有介晶基团和交联性基团。对交联性高分子液晶的各向异性有贡献的介晶基团可以例举如脂环式烃的环、芳香族烃的环和杂环等。介晶基团中含有多个环时，多个环相互直接键合或通过连接基间接键合。此外，介晶基团中含有多个环时，介晶基中含有的多个环可以例举同种或异种环的组合。介晶基团中含有的环的数目优选为2个以上4个以下，更优选2个或3个。介晶基团中含有的环的数目为2个以上时，能够体现交联性高分子液晶的液晶性。介晶基团中含有的环的数目为4个以下吋，交联性高分子液晶的熔点低。所述4个以下吋，交联交联性高分子液晶的エ序中液晶的析出被減少，能够降低固化的交联性高分子液晶的雾度值。关于交联性基团，可以例举如丙烯酰氧基(CH2=CHCOO-)、甲基丙烯酰氧基(CH2=C(CH3)COO-)、こ烯基、烯丙基以及环状醚基等，交联性基团更优选丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。交联性高分子液晶中具有介晶基团的液晶性单体单元的介晶基团优选构成交联性高分子液晶的侧链的侧链型高分子液晶。构成交联性高分子液晶的液晶性单体单元可以仅由具有交联性基团的液晶性单体单元构成，也可以由具有交联性基团的液晶性単体和非具有交联性基团的液晶性单体单元构成。液晶性单体单元的数目中，具有交联性基团的液晶性单体单元的数目的比例更大吋，交联而得的交联性高分子液晶更稳定。即，具有更高的耐热性和/或更高的耐溶剂性和/或耐水性。另ー方面，液晶性单体单元的数目中，具有交联性基团的液晶性单体单元的数目的比例更小时，能够预防或降低交联性高分子液晶交联而固化时的固化收缩。例如，交联性基团为丙烯酰氧基吋，液晶性单体单元的数目中，具有交联性基团的液晶性单体单元的数目的比例为40 50%时，交联而得的高分子液晶具有较高的耐溶剂性和耐水性，同时固化收缩较少。这样的交联性高分子液晶优选通过在由具有聚合性官能团的液晶性単体聚合而成的高分子液晶中导入交联性基团而获得。所述高分子液晶可以是使ー种液晶性单体单独聚合而成的产物，也可以是多种液晶性単体共聚而成的产物，可以根据液晶元件所需要的 特性等适当选择。这里，聚合性官能团可以例举与上述交联性基团同样的基团，优选方式也同样。液晶性单体可以例举下式(A)所示的液晶性单体。CH2=CR1-COO-(CH2)ni-(O)Ii-X-M…(A)这里，R1是氢原子或甲基，m是O 12的整数，当m为O时η为0，当m为I 12的整数时η为1，Χ是单键、-C00-、-0C0-或-C0-，M是多个环直接或通过连接基间接地键合的介晶基团。M中环的氢原子可以被甲基、甲氧基、氰基等取代。m优选为I 12的整数，更优选为2 6的整数。式(A)所示的液晶性単体可以例举以下単体。 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。这里，R1和m同前，Z1和Z2分别独立地为单键、-C00-、-0C0_或_C0_，Ph是1，4_亚
苯基(其中，环的氢原子可以被甲基、甲氧基或氰基取代)，Cy是1，4-环己烯基。由于在液晶性単体的至少一部分随后导入交联性基团，因此，介晶基团(M)中含有的末端环基中具有羟基等反应性基团。本发明的交联性高分子液晶通过在上述液晶性単体的聚合物中经酯化反应等方法导入交联性基团而得到。交联性高分子液晶可以例举如后述的实施例中记载的交联性高分子液晶(B-2)。也有并用多种交联性高分子液晶的情況。这种情况下，多种交联性高分子液晶的组合和比例根据液晶元件的用途和/或需求的特性适当设定。制造本发明的液晶元件的方法中，可以通过在实施了取向处理的基板上设置交联性高分子液晶层，使交联性高分子液晶的介晶基团取向。这里，在实施了取向处理的基板上设置交联性高分子液晶层的エ序包括例如，在实施了取向处理的基板的单侧涂布含有交联性高分子液晶的溶液的エ序，在实施了取向处理的多个基板之间夹持交联性高分子液晶层的エ序。后者的情况下，可以增加交联性高分子液晶层的厚度(至数十微米程度的厚度)，同时还可以与之相应地增加赋予交联性高分子液晶层的图案的大小。此外，在取向处理后的基板上设置交联性高分子液晶层的エ序包括例如，加热交联性高分子液晶层或含有交联性高分子液晶的溶液的エ序。如果加热交联性高分子液晶层或含有交联性高分子液晶的溶液，则能够使交联性高分子液晶的介晶基团无规取向。接着，如果降低交联性高分子液晶层或含有交联性高分子液晶的溶液的温度，则能够在液晶温度范围内的某些温度下使交联性高分子液晶的介晶基团再取向，易于控制介晶基团的取向。上述液晶温度范围内的某些温度也依赖于交联性高分子液晶的材料种类，例如，为交联性高分子液晶的透明点温度的-20°C以上、交联性高分子液晶的透明点温度的-10°C以下的温度。如果提高液晶的温度，则从液晶相向各向同性液体变化，所述透明点(Tc)是指液晶相变化为所述各向同性液体(透明液体)的变化温度。本发明中，优选交联性高分子液晶层含有表面活性剂。这样的情况下，模具更容易从交联而得的交联性高分子液晶层剥离。此外，通过交联性高分子液晶含有表面活性剤，更容易使在交联性高分子液晶层与大气的界面附近存在的介晶基团根据基板的液晶取向性 取向。表面活性剂可以例举具有氟代烷基、硅氧烷链以及碳数4 24的烷基的化合物。这些化合物可以具有酯性氧原子。优选具有氟代烷基的化合物。氟代烷基可以例举全氟烷基、多氣烧基以及全氣聚酿基等。娃氧烧链可以例举~■甲基娃氧烧和甲基苯基娃氧烧等。作为碳数4 24的烷基，可以例举正己基、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。碳数4 24的烷基优选直链状的基团或支链状的基团。交联性高分子液晶层中含有的表面活性剂的量可以根据模具从交联性高分子液晶所交联的固化物层的剥离容易度以及实施过取向处理的基板中交联性高分子液晶的介晶基团的取向容易度等适当选择。制造本发明的液晶元件的方法中，在高于交联性高分子液晶的玻璃化温度且低于交联性高分子液晶的透明点温度的温度下，将具有向交联性高分子液晶层赋予图案的反转图案的模具按压在交联性高分子液晶层。由此，在使交联性高分子液晶层中含有的交联性高分子液晶的介晶基团取向的状态下，预防或降低由模具引起的取向混乱的同时，能够通过模具赋予交联性高分子液晶以图案。这里，由于在高于交联性高分子液晶的玻璃化温度的温度下将模具按压在交联性高分子液晶层，因此能够向交联性高分子液晶层赋予图案。将上述模具按压在交联性高分子液晶层时的压カ可以根据按压时的温度、交联性高分子液晶的材料、取向膜、基板以及模具的取向规制力、模具的图案等选择适当的压力。虽没有特别限制，但按压时的压力可以例举O. 01 IOMPa的压力。此外，由于在低于交联性高分子液晶的透明点温度的温度下将模具按压在交联性高分子液晶层，因此，向交联性高分子液晶层赋予图案时，可以防止或降低由模具引起的交联性闻分子液晶的介晶基的取向混乱。而且，高于交联性高分子液晶的玻璃化温度且低于交联性高分子液晶的透明点温度的温度是低于使交联性高分子液晶的介晶基团取向时交联性高分子液晶层的温度的温度。此外，高于交联性高分子液晶的玻璃化温度且低于交联性高分子液晶的透明点温度的温度依赖于交联性高分子液晶材料的粘度特性、实施取向处理后的基板的取向规制カ以及模具的取向规制カ等。例如，模具的取向规制カ相对于实施取向处理后基板的取向规制力的比值小的情况下，高于交联性高分子液晶的玻璃化温度且低于交联性高分子液晶的透明点温度的温度是接近于交联性高分子液晶的透明点的温度。此外，如果模具的取向规制力相对于实施取向处理后基板的取向规制カ的比值增加，则为了防止或降低由模具引起的交联性高分子液晶的介晶基团取向的混乱，成为高于固化性液晶聚合物(交联性高分子液晶)的玻璃化温度且低于固化性液晶聚合物(交联性高分子液晶)的透明点温度的温度。将上述模具按压在交联性高分子液晶层上时，交联性高分子液晶层的温度可以如上所述根据交联性高分子液晶的材料、取向膜、模具的取向规制力、模具的图案等适当选择。虽没有特别限定，但按压时交联性高分子液晶层的温度可以例举从交联性高分子液晶的玻璃化温度(Tg)至Tg+50°C的范围。 为了在高于交联性高分子液晶的玻璃化温度且低于交联性高分子液晶的透明点温度的温度下，将模具按压在交联性高分子液晶层上，因此，模具在较低的温度下被按压在交联性高分子液晶层中。本发明的制造液晶元件的方法中，在将模具按压在交联性高分子液晶层的状态下使交联性高分子液晶交联。由此，能够在基本維持交联性高分子液晶层中含有的交联性高分子液晶的介晶基团的取向的状态并且在由模具向交联性高分子液晶层赋予图案的状态下，使交联性高分子液晶交联。本发明的制造液晶元件的方法中，通过将模具从交联而得的交联性高分子液晶的固化物层剥离，能够得到在基本維持交联性高分子液晶的介晶基团的取向的状态下赋予图案的、交联性高分子液晶的固化物层。即，能够得到含有在基本维持实施了取向处理的基板和交联性高分子液晶的介晶基取向的状态下赋予了图案的交联性高分子液晶的固化物层的液晶元件。从交联而得的交联性高分子液晶的固化物层剥离模具时，该层的温度低于将模具按压在交联性高分子液晶层时的温度，但高于交联性高分子液晶的玻璃化温度或低于交联性高分子液晶的玻璃化温度。这样，根据本发明的制造液晶元件的方法，能够提供一种交联而得的交联性高分子液晶固化物层中交联性高分子液晶的介晶基团的取向方向基本独立于赋予交联的交联性高分子液晶层的图案、与具有赋予交联而得的交联性高分子液晶层的方向性的图案方向基本相同或不同的液晶元件的制造方法。此外，根据本发明的制造液晶元件的方法，能够提供一种交联而得的交联性高分子液晶层具有较好的耐光性的液晶元件的制造方法。此外，根据本发明的制造液晶元件的方法，能够提供ー种具有向交联而得的交联性高分子液晶层赋予的图案形状具有较好的精度的液晶元件的制造方法。而且，根据本发明的制造液晶元件的方法，能够提供ー种具有赋予微米程度(几微米 几十微米)大小或纳米程度大小的图案的交联的交联性高分子液晶层的液晶元件的制造方法。
此外，根据本发明的制造液晶元件的方法，能够提供不必向交联性高分子液晶层施加电压的液晶元件的制造方法、 本发明的制造液晶元件的方法中，在实施取向处理后的基板上形成的交联性高分子液晶层的厚度(实施交联处理、被固化的高分子液晶层的厚度)的下限可以通过在高分子液晶层内形成的图案的高度(即深度)等适当选择，上限可以根据能够使液晶取向的范围内的厚度适当选择。没有特别限定，厚度上限的ー个例子是20 μ m左右。本发明的制造液晶元件的方法中，优选将模具按压在交联性高分子液晶层时交联性高分子液晶层的粘度为IO3Pa 秒以上IO6Pa 秒以下，更优选为IO4Pa ·秒以上IO5Pa 秒以下。上述粘度在IO3Pa ·秒以上时，能够更有效地防止或降低由模具引起的交联性高分子液晶的介晶基团的取向混乱。特别是模具具有取向规制カ(锚固力)时也能有效防止或降低因模具引起的交联性高分子液晶的介晶基团的取向混乱。
另ー方面，将模具按压在固化性液晶聚合物层上时的固化性液晶聚合物层的粘度为IO6Pa ·秒以下时，能够较容易地将模具按压在交联性高分子液晶层。上述本发明的制造液晶元件的方法中，优选交联性高分子液晶的数均分子量在2000以上50000以下，更优选4000以上25000以下。交联性高分子液晶的数均分子量在2000以上时，能够更有效地防止或降低由模具引起的交联性高分子液晶的介晶基团的取向混乱。特别是模具具有取向规制カ(锚固力)时也能更有效地防止或降低因模具引起的交联性高分子液晶的介晶基团的取向混乱。另ー方面，固化性液晶聚合物(交联性高分子液晶)的数均分子量在50000以下吋，能够更容易地将模具按压在交联性高分子液晶层上。此外，交联性高分子液晶的介晶基团的取向度变得更高，能够得到透明的液晶元件。此外，可以缩短取向处理所需要的时间。上述制造本发明的液晶元件的方法中，作为使交联性高分子液晶交联的方法，优选使交联性高分子液晶光交联。例如，交联性高分子液晶具有对紫外线有感应的交联性基团时，可以通过向交联性高分子液晶照射紫外线来固化(交联)交联性高分子液晶。通过光交联进行交联性高分子液晶的交联时，更容易实现在基本維持交联性高分子液晶的介晶基团的取向的状态下，且在通过模具向交联性高分子液晶层赋予图案的状态下，使交联性高分子液晶固化(交联)。使交联性高分子液晶光交联时，优选在交联性高分子液晶中添加光聚合引发剂。光聚合引发剂是通过光在固化性(交联性)高分子液晶内引发自由基聚合反应或离子聚合反应的化合物。例如，交联性高分子液晶层优选由含有交联性高分子液晶99 90质量％和光聚合引发剂I 10质量％的交联性高分子液晶层形成用溶液形成。此时，能够降低光聚合引发剂的残渣，能够降低交联性高分子液晶的物性劣化或防止物性劣化，同时，能够更容易使交联性高分子液晶交联。特别优选为含有交联性高分子液晶95 98质量％和光聚合引发剂2 5质量％的光聚合性组合物。光聚合引发剂可以例举(A)こ酰苯类光聚合引发剂、(B)苯偶姻类光聚合引发剂、(C) ニ苯酮类光聚合引发剂、(D)噻吨酮类光聚合引发剂、(E)全氟(叔丁基过氧化物)、全氟苯甲酰过氧化物这样的含有氟原子的光聚合引发剂，以及(F) α-酰基肟酷、苯甲基-(邻こ氧基羰基)-α-单肟、酰基氧化膦、こ醛酸酷、3-氧代香豆素、2-こ基蒽醌、樟脑醌、硫化四甲基秋兰姆、偶氮ニ异丁腈、过氧化苯甲酰、ニ烷基过氧化物、过氧新戊酸叔丁酯等其它的光聚合引发剂。本发明的制造液晶元件的方法中，优选在实施取向处理后的基板上设置交联性高分子液晶层的エ序中包括在固化性液晶聚合物(交联性高分子液晶)的透明点温度以上的温度下加热固化性液晶聚合物(交联性高分子液晶)层的エ序。这种情况下，通过在交联性高分子液晶的透明点温度以上的温度下加热交联性高分子液晶层，能够作成交联性高分子液晶的介晶基团的取向为无规的液晶元件。此外，通过将交联性高分子液晶层的温度降低至低于交联性高分子液晶的透明点的温度，能够使介晶基团更有效地再取向。本发明的制造液晶元件的方法中，优选模具的取向规制カ(锚固力)为I X KT1JAi2以下。模具的取向规制カ在IXlO-1J/!!!2以下吋，由模具引起的交联性高分子液晶的介晶基团的取向混乱被更有效地防止或降低，能够更容易地通过模具向交联性高分子液晶层赋予图案。
图I是概略表示具有向本发明的交联性高分子液晶层赋予的图案的反转图案11的模具10的例子的图。图I所示的模具10的例子具有间隙P、宽度W和高度H的线和间距(格栅形状)的图案。图I所示的模具的例子中，模具的取向规制カ(锚固力)大致与线和间距的高度H的平方成正比，同时与线和间距的间距P的3次方成反比。因此，随着线和间距的高度H减少(增加)，模具的取向规制カ(锚固力)减少(增加)。此外，随着线和间距的间距P增加(減少)，模具的取向规制カ(锚固力)增加(減少)。本发明的制造液晶元件的方法中，将模具按压在交联性高分子液晶层上时，模具的速度依赖于交联性高分子液晶层的粘度和向模具施加的压力。向模具施加压カ的方法可以例举用辊向模具施加压カ的方法。向交联性高分子液晶层按压模具的速度小吋，模具对交联性高分子液晶层的压力小，因此，能够减少按压模具对交联性高分子液晶的介晶基团的取向造成的影响。由此，能够更好地提高将模具按压在交联性高分子液晶层内时该层的温度。另ー方面，向交联性高分子液晶层按压模具的速度大时，由于模具对交联性高分子液晶层的压カ大，能够更容易地将模具按压在该层。由此，能够更好地降低将模具按压在交联性高分子液晶层内时该层的温度。图2是概略说明本发明的制造液晶元件的方法的例子的图。图2 (a)是概略说明在实施取向处理后的基板上设置交联性高分子液晶层的エ序的例子的图。图2 (b)是概略说明在低于交联性高分子液晶的玻璃化温度且高于固化性液晶聚合物(交联性高分子液晶)的透明点温度的温度下，将具有向交联性高分子液晶层赋予的图案的反转图案的模具按压在交联性高分子液晶层的エ序，以及在将模具按压在交联性高分子液晶层的状态下使交联性高分子液晶交联的エ序的例子的图。图2 (c)是概略说明从交联而得的交联性高分子液晶的固化物层剥离模具的エ序的例子的图。图2表示制造含有实施取向处理后的基板21和交联而得的交联性高分子液晶固化物层24的液晶元件20的方法。首先，如图2 Ca)所示，在实施取向处理后的基板21上设置交联性高分子液晶层22。这里，实施取向处理后的基板21是具有使交联性高分子液晶的介晶基团的长轴相对于基板21的表面水平方向取向的摩擦处理过的聚酰亚胺膜的基板。此外，交联性高分子液晶层22除了含有具有介晶基团和丙烯酰基或甲基丙烯酰基这样的交联性基团的交联性高分子液晶外，还含有光聚合引发剂和表面活性剤。交联性高分子液晶是，液晶性单体单元的介晶基团构成交联性高分子液晶的侧链的侧链型高分子液晶。这里，在交联性高分子液晶的透明点(Tc)以上的温度下加热交联性高分子层22。由此，交联性高分子液晶层22中含有的交联性高分子液晶的介晶取向成为无规取向。通过使交联性高分子液晶层22的温度降低至低于交联性高分子液晶的透明点(Tc)的温度(例如，比光交联性高分子液晶的透明点(Tc)温度低10 20°C的温度)，使交联性高分子液晶的介晶基团再取向。此时，由于交联性高分子液晶层22含有表面活性剤，因此，更容易使交联性高分子液晶相对于实施取向处理后的基板21的表面在水平方向上取向。接着，如图2 (b)所示，在低于使交联性高分子液晶的介晶基团再取向时的温度(例如，比光固化性液晶聚合物的透明点(Tc)的温度低10 20°C的温度)、高于交联性高分子液晶的玻璃化温度(Tg)的温度，且低于交联性高分子液晶的透明点(Tc)温度的温度(例如，比光固化性液晶聚合物的透明点(Tc)低70 80°C的温度)下，将具有向交联性高分子液晶层22赋予图案的反转图案的模具23按压在交联性高分子液晶层22内。这样，将模具 23按压在交联性高分子液晶层22时该层22的粘度优选IO3Pa ·秒以上IO6Pa ·秒以下。这里，作为为了将模具23按压在交联性高分子液晶层22上而向模具23施加压カ的方法，有代表性的是通过辊向模具施加压カ的方法。此外，模具23具有线和间距的图案。由此，在基本維持交联性高分子液晶层22中含有的交联性高分子液晶的介晶基团的取向的状态下，预防或降低由模具23引起的介晶基团的取向混乱，同时，通过模具23向交联性高分子液晶层22赋予线和空间的图案。接着，将模具23按压在交联性高分子液晶层22的状态下使交联性高分子液晶光交联。更具体地，通过向交联性高分子液晶照射紫外线，使光交联性高分子液晶固化(即，交联)。最后，如图2 (C)所示，在比将模具23按压在交联性高分子液晶层22时的温度低的温度(例如，交联性高分子液晶的玻璃化温度(Tg)附近的温度)下，将模具23从光交联而得的交联性高分子液晶的固化物层24剥离。由此，得到在基本維持交联性高分子液晶的介晶基团的取向的状态下赋予了线和间距的图案的、交联而得的交联性高分子液晶固化物层24。即，得到含有取向处理后的基板21和交联而得的交联性高分子液晶的固化物层24的液晶元件20。线和间距的图案的间隙可以是从纳米程度的间隙至微米程度(20 30微米)的间隙。这样，根据如图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联而得的交联性高分子液晶层24中，高分子液晶的介晶基团取向的方向(相对于基板21的表面为水平方向的、介晶基团的长轴方向)与向光交联而得的交联性高分子液晶的固化物层24赋予的线和间距图案的长度方向不同，且光交联而得的交联性高分子液晶层24具有具备更好耐光性和更好精度的线和间距的图案。本发明的液晶元件是通过本发明的制造液晶元件的方法制得的液晶元件。本发明的液晶元件的特征是通过本发明的制造液晶元件的方法制造，因此，能够提供这样的液晶元件交联而得的交联性高分子液晶层中，交联性高分子液晶的介晶基团的取向方向基本独立于向交联而得的交联性高分子液晶层赋予的图案、与具有向交联而得的交联性高分子液晶层赋予的方向性的图案方向基本相同或不同。此外，能够提供交联而得的交联性高分子液晶层具有更好的耐光性的液晶元件。此外，能够提供向交联而得的交联性高分子液晶层赋予的图案形状具有更好的精度的液晶元件。而且，还能够提供这样的液晶元件它具有被赋予微米程度(几微米 几十微末)大小或纳米程度大小的图案的交联而得的交联性高分子液晶层。此外，能提供在控制取向时不需要向交联性高分子液晶施加电压的液晶元件的制造方法。向交联性高分子液晶层赋予的图案形状可以根据液晶元件的目的用途适当选择各种图案。例如，在相位差板、波长板等用途中使用矩形槽图案，在衍射格栅用途中除了矩形槽图案外，还可以使用锯齿形槽、正弦波形槽图案或它们的组合图案，本发明不局限于这些图案。这里，具有被赋予微米程度(几微米 几十微米)大小的图案的交联而得的交联性高分子液晶层的液晶元件可以例举衍射格栅等用途。此外，具有被赋予纳米程度大小的图案的交联而得的交联性高分子液晶层的液晶元件可以例举波长板等用途。
图3是概略表示本发明的液晶元件的例子的图。更具体地，概略表示根据图2所示本发明的制造液晶元件的方法的例子制得的液晶元件。与图2所示的液晶元件20相同，图3所示的液晶元件40含有实施取向处理的基板41和光交联而得的交联性高分子液晶层42。液晶元件20同上，在液晶元件40中，光交联而得的交联性高分子液晶层42中的介晶基团的取向方向，即在基板41表面的水平方向(图3中虚线所示的椭圆形的长轴方向)中的介晶基团的长度方向，与向光交联而得的交联性高分子液晶层42赋予的线和间距图案的长轴方向不同。此外，液晶元件40中，光交联的交联性高分子液晶层42具有更好的耐光性和具备更好精度的线和间距的图案。具有如上制作的线和间距(格栅形状)图案的液晶元件还可以至少在交联性高分子液晶固化物层的图案的槽部填充固化性组合物、使该固化性组合物固化。此时，也可以用固化性组合物覆盖上述图案的凸部表面使该固化性组合物固化。填充于槽部的固化性材料可以是上述的交联性高分子液晶，也可以是液晶性単体。此外，也可以是不具有介晶基团等的各向同性的固化性组合物(UV固化性树脂等)。特别是使用液晶材料填充上述槽部时，可以通过在高分子液晶层上形成的线和间距使液晶材料的介晶基团取向。即，具有如上形成的图案的高分子液晶层具有调制光的作用，同时具有使液晶材料取向的作用。这样，使用液晶材料填充槽部时，可以减小液晶元件的厚度。此外，通过在液晶元件中不含由各向同性材料构成的层，可以抑制光学特性的劣化。还可以减小对光的入射角的角度依赖性。[实施例]接着，详述本发明的实施例，但不被解释为局限于这些实施例。例I 4、10和11是实施例，例5 8是比较例，例9是耐光性评价例。[合成例I]高分子液晶(B-I)的合成根据以下化学反应式(I)合成高分子液晶(B-1)。[化学式I]
权利要求
1.一种制造液晶兀件的方法，所述液晶兀件含有实施了取向处理的基板和具有图案的高分子液晶层，其特征在于，该方法包括在上述实施了取向处理的基板上设置交联性高分子液晶层的工序；使上述交联性闻分子液晶的介晶基团取向的工序；在闻于上述交联性闻分子液晶的玻璃化温度且低于上述交联性高分子液晶的透明点温度的温度下，将具有向上述高分子液晶层赋予的图案的反转图案的模具按压在上述交联性高分子液晶层上的工序；在将上述模具按压在上述交联性高分子液晶层的状态下使上述交联性高分子液晶交联成为固化物的工序；以及，将上述模具从上述固化物剥离的工序。
2.如权利要求I所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，将上述模具按压在上述交联性高分子液晶层上时，上述交联性高分子液晶层的粘度为IO3Pa 秒以上IO6Pa 秒以下。
3.如权利要求I或2所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，上述交联性高分子液晶的数均分子量为2000以上50000以下。
4.如权利要求I 3中任一项所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，使上述交联性高分子液晶交联成固化物的工序包括使上述交联性高分子液晶光固化的工序。
5.如权利要求I 4中任一项所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，上述具有图案的高分子液晶层是具有格栅形状图案的高分子液晶层。
6.如权利要求I 5中任一项所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，还包括在上述高分子液晶层的图案的沟部填充固化性组合物使上述固化性组合物固化的工序。
7.如权利要求I 6中任一项所述的制造液晶元件的方法，其特征在于，上述交联性高分子液晶层由含有交联性高分子液晶、光聚合引发剂和表面活性剂的交联性高分子液晶层形成用溶液形成。
8.一种液晶元件，其特征在于，由权利要求I 7中任一项所述的制造液晶元件的方法制造而成。
全文摘要
本发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过该制造方法制得的液晶元件，所述液晶元件含有实施了取向处理的基板和具有图案的高分子液晶层，其特征在于，该方法包括在上述实施了取向处理的基板上设置交联性高分子液晶层的工序；使上述交联性高分子液晶的介晶基团取向的工序；在高于上述交联性高分子液晶的玻璃化温度且低于上述交联性高分子液晶的透明点温度的温度下，将具有上述高分子液晶层所具有的图案的反转图案的模具按压在交联性高分子液晶层上的工序；在将模具按压在交联性高分子液晶层上的状态下使交联性高分子液晶交联成为固化物的工序；以及，将模具从固化物剥离的工序。
文档编号G02B5/30GK102834751SQ20118001858
公开日2012年12月19日 申请日期2011年4月14日 优先权日2010年4月15日
发明者山本祐治, 海田由里子, 小口亮平, 坂本宽 申请人:旭硝子株式会社