(57)【要約】【課題】高精度の位相差制御性を有し生産性の高い液晶素子の製造方法を提供すること。【解決手段】２枚のマザー基板１０１ａ、１０１ｂの少なくとも一方にシール１０４を形成するシール形成工程と、２枚のマザー基板１０１ａ、１０１ｂ間に硬化前の高分子液晶１０５が充填された状態にする液晶充填工程と、硬化前の高分子液晶１０５を硬化する液晶硬化工程と、液晶硬化工程にて硬化された高分子液晶１０６と共にマザー基板１０１ａ、１０１ｂを切断し、周囲にシールを備えない単個の液晶素子１１０を複数得る切断工程と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する基板間に硬化した高分子液晶が備えられた液晶素子の製造方法において、
２枚のマザー基板の少なくとも一方にシールを形成するシール形成工程と、
前記２枚のマザー基板間に硬化前の高分子液晶が充填された状態にする液晶充填工程と、
前記硬化前の高分子液晶を硬化する液晶硬化工程と、
前記液晶硬化工程にて硬化された高分子液晶と共に前記２枚のマザー基板を切断し、周囲にシールを備えない単個の前記液晶素子を複数得る切断工程と、
を有することを特徴とする液晶素子の製造方法。
【請求項２】
前記液晶充填工程の前に、前記マザー基板上に配向膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項１記載の液晶素子の製造方法。
【請求項３】
前記液晶充填工程では、前記シール形成工程後に重ね合わされた前記２枚のマザー基板間に前記硬化前の高分子液晶を注入することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項４】
前記液晶充填工程では、前記シール形成工程後の一方の前記マザー基板上に前記硬化前の高分子液晶を滴下し、その後他方の前記マザー基板を重ね合わせることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項５】
前記シール形成工程と前記液晶充填工程との間にスペーサーを散布する工程を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高分子液晶を備えた液晶素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶方式による表示素子において、コントラスト向上や視野角補償のため位相差板による複屈折制御が広く行われるようになった。位相差板は、古くから高分子フィルムを延伸して製造されていたが、最近では材料として光架橋性の高分子液晶を用いる方法が現れた。この高分子液晶は、例えば配向した状態の液晶にUV光等を照射し、光架橋反応を行わせることによって、その配向状態を保ったまま固化させたものである。
【０００３】
この高分子液晶を使用した位相差板の製造方法において、例えば特許文献１には、配向処理を施した基板上に液晶分子が分離し流動性がある液晶材料（以下硬化前の高分子液晶と呼ぶ）を塗布する方法が示されており、塗布方法としてスピンコート法、ロールコート法、グラビアコート法等が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１２３２２号公報（第９頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された方法により製造された位相差板は、特定波長で用いる光ピックアップ装置用液晶光学素子の波長板に適用するには、溶媒濃度のばらつきや膜厚制御の難しさがあるため、位相差精度を高くすることが困難であった。
【０００６】
本発明は以上のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは高精度の位相差制御性を有し生産性の高い液晶素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、対向する基板間に硬化した高分子液晶が備えられた液晶素子の製造方法において、２枚のマザー基板の少なくとも一方にシールを形成するシール形成工程と、２枚のマザー基板間に硬化前の高分子液晶が充填された状態にする液晶充填工程と、硬化前の高分子液晶を硬化する液晶硬化工程と、液晶硬化工程にて硬化された高分子液晶と共に２枚のマザー基板を切断し、周囲にシールを備えない単個の液晶素子を複数得る切断工程と、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
この場合、液晶充填工程の前に、マザー基板上に配向膜を形成する工程を有していてもよい。
【０００９】
液晶充填工程では、シール形成工程後に重ね合わされた２枚のマザー基板間に硬化前の高分子液晶を注入してもよい。
【００１０】
また、液晶充填工程では、シール形成工程後の一方のマザー基板上に硬化前の高分子液晶を滴下し、その後他方のマザー基板を重ね合わせるようにしてもよい。
【００１１】
さらに、シール形成工程と液晶充填工程との間にスペーサーを散布する工程を有してい
てもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、２枚の透明基板の間に高分子液晶を挟持するため配向の安定化、液晶層圧の均一化が達成され、高精度の位相差制御性を有する液晶素子の製造が可能となる。また、高分子液晶の注入、あるいは滴下をマザー基板内で一括して行うことができるため、高い生産性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る位相差板の製造工程を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る位相差板の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
【００１５】
図1は、本発明の第１実施形態に係る位相差板（液晶素子）の製造方法として、液晶注入法による製造方法の順序を示す図である。図１（ａ）〜（ｅ）はマザー基板上に各種部材が設けられた状態の断面を示し、図１（ｆ）は、図１（ｅ）に示す状態から単個に分離して得られる位相差板の断面を示している。
【００１６】
図1（ａ）により配向膜を形成する工程を説明する。２枚のガラス基板（マザー基板）１０１ａ、１０１ｂを用意する。そして、双方のガラス基板１０１ａ、１０１ｂ上にポリイミド配向膜１０２ａ、１０２ｂを印刷法にて約５００Åの厚さに塗布し２００℃で焼成する。次にこの配向膜１０２ａ、１０２ｂの表面にラビング処理を施し配向方向を決定する。なお、ガラス基板１０１ａ、１０１ｂは無反射コートされていることが好ましい。
【００１７】
続いて、図１（ｂ）によりスペーサーを散布する工程とシール形成工程を説明する。図１（ａ）に示す配向膜を形成する工程に続いて、ガラス基板１０１ａに形成された配向膜１０２ａ表面に球状のスペーサー１０３をランダムに散布する。また、ガラス基板１０１ｂには、硬化前の高分子液晶を注入するための注入孔（図示せず）を残して、ガラス基板１０１ｂの外周を囲うようにシール１０４を形成する。
【００１８】
次に、図１（ｃ）と（ｄ）で液晶充填工程を説明する。まず図１（ｃ）において2枚のガラス基板１０１ａ、１０１ｂの重ね合わせを説明する。２枚のガラス基板１０１ａ、１０１ｂ上に形成された配向膜１０２が向き合い、さらにガラス基板１０１ａ、１０１ｂのラビング方向が互いに一致する方向にガラス基板１０１ａ、１０１ｂを重ね合わせる。そして、基板表面を加圧しながら１５０℃で焼成し、熱硬化型の接着剤であるシール１０４を硬化させセル１０８を形成する。
【００１９】
続いて、図１（ｄ）で液晶の注入を説明する。セル１０８を、未硬化状態の高分子液晶１０５の等方相温度付近である６０℃に加熱しながら、真空下に置く。このセル１０８の注入孔を、脱泡させた未硬化状態の高分子液晶１０５に浸した状態で、セルの外部を大気圧に戻し未硬化の高分子液晶１０５をセル１０８に注入する。
【００２０】
なお、未硬化状態の高分子液晶１０５の粘度を下げ注入時間を短縮し、さらに未硬化状態の高分子液晶１０５を均一に配向させるためガラス基板１０１ａ、１０１ｂを加熱する。ガラス基板１０１ａ、１０１ｂの加熱温度は、等方相温度の異なる液晶材料によって
変化させて良く、また高分子液晶１０５中に混合された光重合開始剤が熱により架橋反応を起こさない程度の４０℃〜８０℃の範囲にすることが望ましい。
【００２１】
次に、図１（ｅ）により液晶硬化工程を説明する。未硬化状態の高分子液晶１０５が注入されたセル１０８を２５℃に管理された炉内に入れ、メタルハライドランプによりＵＶ（紫外線）光を照射する。これによって未硬化状態の高分子液晶１０５は架橋硬化が起こり硬化状態の高分子液晶１０６へと変化する。ここで、硬化状態の高分子液晶１０６の屈折率異方性ΔＮは例えば０．０４であり、硬化前後で屈折率異方性ΔＮの変化がある。硬化時の温度によって屈折率異方性ΔＮの変化量が影響をうけるので、ＵＶ光照射時の温度制御が必要となる。
【００２２】
なお、波長が５５０ｎｍの光に対してλ／４の位相差を発生する位相差板を作製するため、液晶層の厚みは例えば３．４４μｍとする。この値は波長と位相差によって決まり、望ましくは高分子液晶のΔＮの範囲を０．０１〜０．２とし、液晶層の厚さをスペーサー１０３の径を調整して１〜１０μｍの範囲とするのが良い。
【００２３】
最後に図１（ｆ）により切断工程を説明する。硬化状態の高分子液晶１０６を備えたセル１０８をダイシングによって必要とするサイズの素子（位相差板）に切断する。この際、硬化状態の高分子液晶１０６は固化していることから、各素子は液晶層を支えるシールの必要性はなくなり、シールレス状態に切断される。この切断の後に１３０℃、２時間の加熱によるエージング処理を行って位相差板１１０を完成させる。
（第２実施形態）
【００２４】
図２は、本発明の第２実施形態に係る位相差板（液晶素子）の製造方法として、液晶滴下法（ＯＤＦ法）による製造方法の順序を示す図である。図２（ａ）〜（ｅ）はマザー基板上に各種部材が設けられた状態の断面を示し、図２（ｆ）は、図２（ｅ）に示す状態から単個に分離して得られる位相差板の断面を示している。
【００２５】
図２（ａ）により配向膜を形成する工程を説明する。２枚のガラス基板（マザー基板）１０１ａ、１０１ｂを用意する。そして、双方のガラス基板１０１ａ、１０１ｂ上にポリイミド配向膜１０２ａ、１０２ｂを印刷法にて約５００Åの厚さに塗布し２００℃で焼成する。次にこの配向膜１０２ａ、１０２ｂの表面にラビング処理を施し配向方向を決定する。なお、ガラス基板１０１ａ、１０１ｂは無反射コートされていることが好ましい。
【００２６】
続いて、図２（ｂ）によりスペーサーを散布する工程とシール形成工程を説明する。図２（ａ）に示す配向膜を形成する工程に続いて、ガラス基板１０１ａに形成された配向膜１０２ａ表面に球状のスペーサー１０３をランダムに散布する。また、ガラス基板１０１ｂには、基板外周を囲うようにシール１０４を形成する。シール１０４は、後述する液晶滴下時に未硬化状態の高分子液晶１０５と混合してはならないのと、液晶層の厚さを制御しなければならないことから、予め高さの制御がなされていて固化された状態であること好ましい。そこで第２実施形態では感光性樹脂をスピンコーティングで特定の膜厚に成膜を行い、露光によりパターニングを行ってシール１０４を形成した。
【００２７】
また、シール１０４の形成時に、ポリイミド配向膜１０２の配向特性を維持できない場合は、最初にガラス基板１０１ａ，１０１ｂ上にシール１０４を形成した後に、ポリイミド配向膜１０２を成膜しても良い。
【００２８】
図２（ｃ）と（ｄ）で液晶充填工程を説明する。液晶充填工程は高分子液晶を滴下する工程とガラス基板を重ね合わせる工程を含むので、まず図２（ｃ）において高分子液晶を滴下する工程を説明する。シール１０４を形成した方のガラス基板１０１ｂを前もって
６０℃に加熱しておき、未硬化状態（硬化前）の高分子液晶１０５をジェットディスペンサにてガラス基板１０１ｂ上に滴下する。この時、ジェットディスペンサ内の未硬化状態の高分子液晶１０５も適度に加熱したほうが良い。その条件は、滴下量の調整のしやすい粘度、及び未硬化状態の高分子液晶１０５が配向膜１０２に接した際の配向促進性をもって決定され、３０℃〜７０℃の温度範囲が好ましい。
【００２９】
次に図２（ｄ）においてガラス基板を重ね合わせる工程を説明する。未硬化状態の高分子液晶１０５を滴下したガラス基板１０１ｂの加熱を維持したまま、このガラス基板１０１ｂと、スペーサー１０３を散布しておいたガラス基板１０１ａを容器に収納し、この容器を真空引きする。続いて配向膜１０２ａ、１０２ｂが向き合い、互いのラビング方向が一致する方向にガラス基板１０１ａ、１０１ｂを重ね合わせ、シール１０４を介して２枚のガラス基板１０１ａ，１０１ｂを密着させる。最後に容器内に大気を開放し未硬化状態の高分子液晶１０５が基板全面に行き渡るまで放置する（図２（ｄ））。
【００３０】
図２（ｅ）により液晶硬化工程を説明する。未硬化状態の高分子液晶１０５が注入されたセル１０９を２５℃に管理された炉内に入れ、メタルハライドランプによりＵＶ光をセル１０９に照射し架橋硬化を起こし硬化状態の高分子液晶１０６を得る。
【００３１】
最後に図２（ｆ）により切断工程を説明する。硬化状態の高分子液晶１０６を備えたセル１０９をダイシングによって必要なサイズの素子(位相差板)にシールレス状態に切断し、その後１３０℃、２時間の加熱によるエージング処理を行って位相差板１１０を完成させる。
【００３２】
以上説明した本発明の実施形態によれば、位相差精度の高い位相差板の作製が容易になり、かつ生産性を高くできる。また、基板に狭持されている構成から、光学的な平坦性に優れ、環境信頼性も高いため、光ピックアップ装置など様々な光学デバイスに利用可能であり、特に単波長で偏光が明確なレーザー光線を備えた光学デバイスに有効である。
【符号の説明】
【００３３】
１０１ａ、１０１ｂ…ガラス基板（マザー基板）
１０２ａ、１０２ｂ…配向膜
１０３…スペーサー
１０４…シール材
１０５…硬化前の高分子液晶
１０６…硬化後の高分子液晶
１１０…位相差板（液晶素子）
【図１】
2011043541.tif 000003
【図２】
2011043541.tif 000004