(57)【要約】【目的】従来多くの時間と労力を費やしていた偏光板の作製や貼り付け作業を必要としないＬＣＤの偏光膜製造装置を提供する。【構成】印刷方向に沿って多数の微細溝ａを有する版１を版胴２に取り付け、回転している版１に横長のディスペンサ３からインキを滴下してブレード４で塗り広げ、液晶状態の二色性染料を微細溝ａに押し込める。このとき、ブレード４は版１に接することなくわずかなギャップを設けて保持されているので、版面にインキ液の薄膜が形成される。そして、印刷テーブル５上に固定された被処理基板６が版胴２直下を通過するときに、このインキ液の薄膜が版１から被処理基板６に転写塗布される。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃度転移形液晶を形成する二色性染料の水溶液をインキとして用い、
このインキを印刷方向に沿って多数の微細溝を有する版に塗布して薄膜を形成し、
しかしてこの薄膜を版から被処理基板に転写塗布して偏光膜を形成することを特徴とする偏光膜製造装置。
【請求項２】
前記二色性染料の化学式を
【化１】
2004054125.tif 000006
とする請求項１記載の偏光膜製造装置。
【請求項３】
前記二色性染料の化学式を
【化２】
2004054125.tif 000007
とする請求項１記載の偏光膜製造装置。
【請求項４】
前記二色性染料の化学式を
【化３】
2004054125.tif 000008
とする請求項１記載の偏光膜製造装置。
【請求項５】
前記微細溝に破線状の凸部を隆起して溝の凹部と凸部を形成し、
この破線状の凸部の不連続部分に隣接凸部が臨むように隣接凸部の位相を交互にずらして配列することを特徴とする請求項１記載の偏光膜製造装置。
【請求項６】
前記凸部を平面視雨滴状に形成することを特徴とする請求項５記載の偏光膜製造装置。
【請求項７】
前記凸部を平面視棒状に形成することを特徴とする請求項５記載の偏光膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などに取り付ける偏光膜の製造装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
偏光板は一定方向に振動する光だけを通し、ＬＣＤにおいては電界による液晶の配向の変化を可視化させる重要な役割を持つので、偏光板がＬＣＤの表示特性に与える影響は大きい。
一般的な偏光板は、ヨウ素などの二色性染料を吸着させたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）のフィルムを回転するローラの間に入れ、加熱しながら一軸延伸してＰＶＡの高分子を配向させることにより、二色性染料を一方向に配向させたものを偏光板の本体である偏光子としている。
偏光板は、この偏光子とそれを保護する２枚のフィルム保護層から構成され、それをガラス基板に貼り付けるための粘着材層と、離型のためのフィルムを積層し、反対側には表面保護のためのフィルムが貼られた構造となっている。
このため、従来の偏光板は作製するのに多くの材料と時間および工数を必要とした。
【０００３】
偏光板は、また、後工程においてローラなどで圧力をかけてガラス基板に貼り付ける必要があるが、貼付装置の処理速度が遅く、事前に切断した偏光板を、あるいは偏光板を切断しながら貼り合わせるのに多くの時間を要した。
また、偏光板をガラス基板に貼り合わせるときは、位置決め精度や密着強度の確保、気泡やダスト混入の防止、静電気の発生防止などさまざまな対策が必要であった。
このため、偏光板の貼り付け作業は製造工程において結構手間のかかるラインとなっていた。
【０００４】
そこで本発明は、従来多くの時間と労力を費やしていた偏光板の作製や貼り付け作業を必要としないＬＣＤの偏光膜製造装置を提供することを目的になされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は以下のように構成した。
【０００６】
すなわち、本発明の偏光膜製造装置は、濃度転移形液晶を形成する二色性染料の水溶液をインキとして用い、このインキを印刷方向に沿って多数の微細溝を有する版に塗布して薄膜を形成し、しかしてこの薄膜を版から被処理基板に転写塗布して偏光膜を形成することにより上記目的が達成される。
【０００７】
また、好ましくは、前記二色性染料の化学式を
【化４】
2004054125.tif 000003
とする。
【０００８】
また、好ましくは、前記二色性染料の化学式を
【化５】
2004054125.tif 000004
とする。
【０００９】
また、好ましくは、前記二色性染料の化学式を
【化６】
2004054125.tif 000005
とする。
【００１０】
また、好ましくは、前記微細溝に破線状の凸部を隆起して溝の凹部と凸部を形成し、この破線状の凸部の不連続部分に隣接凸部が臨むように隣接凸部の位相を交互にずらして配列する。
【００１１】
また、好ましくは、前記凸部を平面視雨滴状に形成する。
【００１２】
また、好ましくは、前記凸部を平面視棒状に形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１に、本発明を実施した偏光膜製造装置の模式図を示す。
偏光膜製造装置は、米国Ｏｐｔｉｖａ社の開発した二色性染料の水溶液をインキとして用い、このインキを通常のフレキソ印刷装置でガラスやプラスチック基板に印刷して偏光膜を作製する。
図において、印刷方向に沿って多数の微細溝ａを有する版１を版胴２に取り付け、回転している版１に横長のディスペンサ３からインキを滴下してブレード４で塗り広げ、液晶状態の二色性染料を微細溝ａに押し込める。
このとき、ブレード４は版１に接することなくわずかなギャップを設けて保持されているので、版面にインキ液の薄膜が形成される。
そして、印刷テーブル５上に固定された被処理基板６が版胴２直下を通過するときに、このインキ液の薄膜が版１から被処理基板６に転写塗布される。
【００１５】
図２に、二色性染料の表示色と分子構造式の一例を示す。
本発明の偏光膜に使用する二色性染料は７種類程度あるが、ここではそのうちの代表的な３種類を示す。
二色性染料は、分子内の電子密度が縦と横では大きく異なり、液晶分子のように細長い分子構造をしている。分子構造式からわかるように平面長円状の分子で、周囲には親水性を持つ−ＳＯ３−のような官能基をつけて水溶性を持たせている。
これらの染料は、単独で用いても偏光膜を作ることが可能であるが、一般的には混合して用いられる。図からわかるように二重結合が数多く存在し、これが光の吸収に関与して染料としての性質を示している。
インキはこれらの染料の水溶液で、染料の濃度が高くなると疎水部分、すなわち平面部分が積重なり合って成長し、リオトロピック（濃度転移形）液晶を形成してスティック状になる。
このスティック状に積重なった液晶分子の凝集体を「超分子複合体」と呼び、図３にその模式図を示す。
−ＳＯ３−基はこのスティックの外側に位置し、水と接している。スティック幅と長さの比（アスペクト比）は１／１５０に及ぶといわている。
この比を呈するのは、水と親水基と疎水基の相互作用で最もエネルギーが低い安定なところで平衡状態を保つためと考えられる。この超分子複合体は濃度が更に高くなると粘度を増し、多結晶相となる。
【００１６】
液晶が剪断力を受けると配向することはよく知られている。そのため、この液晶の超分子複合体は本発明の偏光膜製造装置で印刷されると、印刷方向に並び、図４（ａ）に示すように、最初は乱れた配列と考えられるが、図４（ｂ）に示すように、乾燥して溶剤（この場合水）が蒸発するにつれより規則正しく配列し、結晶化して薄膜になる。
このとき、印刷方向と垂直の面には２重結合がひとつおきに存在する。
従って、この方向に電界をもつ光はこの膜で吸収され、透過する光は印刷方向に電界をもつ偏光となる。
乾燥が終わった結晶化薄膜はＢａＣｌ２の水溶液で処理すると、短時間でひとつの分子の−ＳＯ３−と他の分子の−ＳＯ３−が１個のＢａ＋＋イオンと反応し、架橋が起こる。その結果、水に溶けずに機械的な強度が増す。これは、その後の工程を容易にしている。
【００１７】
図５に、微細溝のパターンの一例を示す。
微細溝ａは、版１の表面にフォトレジストを塗り、パターン露光とエッチングにより破線状の凸部ｂを隆起して溝の凹部と凸部を形成する。
このとき、破線状の凸部ｂの不連続部分ｃに隣接凸部ｂが臨むように隣接凸部ｂの位相を交互にずらして配列する。
微細溝ａの深さは２０〜３０μｍ、隣接凸部ｂの間隔は１２０〜５００μｍ、不連続部分ｃの長さは３０〜８００μｍが好適である。
図５（ａ）のパターンは、凸部ｂを平面視雨滴状に形成したもので、短軸の長さは３０〜７０Å、長軸の長さは１００〜１０００μｍ、尻尾の部分の先細り角度は８〜１９°が好適である。
図５（ｂ）のパターンは、凸部ｂを平面視棒状に形成したもので、短軸の長さは３０〜７０Å、長軸の長さは１００〜１０００μｍが好適である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、二色性染料の水溶液をインキとして用い、これを被処理基板に印刷して偏光膜を形成するので、従来のような偏光板の作製や貼り付け作業が不要になり、ＬＣＤの生産効率が大幅に向上する。
また、偏光膜が従来のようにガラス基板の外側でなく内側に形成されるので、ガラス基板の厚みだけ視野角が広くなる。
【００１９】
また、従来の偏光板に使用していたヨウ素などの染料は分子が糸状に並んでいて斜めから見ると光が漏れるが、本発明の偏光膜に使用する染料は基本分子の幅がベンゼン核の２倍前後あるので、斜めから見ても光の漏れが少なく、視野角がより一層広くなる。
また、従来の偏光子は染料を吸着させたフィルムを引き伸ばして作製するが、この引き伸ばした効果が熱振動で戻ってしまいやすく、耐熱性は低いと考えられるが、本発明の偏光膜は染料の分子がベンゼン核を骨格とし、Ｂａ＋＋と−ＳＯ３−が架橋して結合力が強いので、熱振動では壊れ難く、耐熱性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した偏光膜製造装置の模式図である。
【図２】本発明を実施した二色性染料の表示色と分子構造式の一例を示す図である。
【図３】本発明を実施した超分子複合体の模式図である。
【図４】本発明を実施した二色性染料の液晶分子の配向状態を示す図である。
【図５】本発明を実施した微細溝のパターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　　版
２　　　　　　版胴
３　　　　　　ディスペンサ
４　　　　　　ブレード
５　　　　　　印刷テーブル
６　　　　　　被処理基板
ａ　　　　　　微細溝
ｂ　　　　　　凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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