(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自発分極をもちカイラルスメクティックＣ相を示す強誘電性液晶と液晶性モノマーとを含む混合液を、透明電極が塗布され更にその上に配向膜が形成された透明な第１プラスティックフィルム基板上に均一な厚みで付着する第１工程と、当該基板と別の透明な第２プラスティックフィルム基板とを前記混合液を介して張り合わせる第２工程と、前記混合液を重合反応により硬化させて前記基板間に自己保持性を有する液晶・樹脂複合体を構成する工程とを具え、
前記第１工程は、前記混合液を回転中の第１ロール上に塗布し、ブレードによって前記第１ロール上の前記混合液を均一に拡げ、回転中の第２ロール表面に配置されている凸版、平版または凹版上に前記第１ロール上に拡げられた前記混合液を押し付け、前記第１プラスティックフィルム基板を固定した第１プレートを移動させ且つ前記凸版、平版または凹版上に混合液を押し付けられた第２ロールを回転させて、前記第２プラスティックフィルム基板上に凸版、平版または凹版上の混合液を押し付けることによって当該第２プラスティックフィルム基板上に前記混合液を転写する工程を含み、
前記第２工程は、ローラーが下端に取り付けられた第２プレートの一方の面に前記第２プラスティックフィルム基板を固定し、前記ローラーを回転させ且つ前記混合液が転写された第１プラスティックフィルム基板が固定された第１プレートを前記ローラーに対して相対的に移動させることによって、前記第１及び第２プラスティックフィルム基板を前記ローラと前記第１プレートとによって押圧する工程を含む、
ことを特徴とする液晶光変調器の製造法。
【請求項２】
前記第１及び第２プレートは、ヒーターを内蔵しており、前記第２工程実行時に前記第１及び第２プラスティックフィルム基板を加熱することを特徴とする請求項１に記載の液晶光変調器の製造法。
【請求項３】
前記重合反応は、紫外線照射による光重合反応であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光変調器の製造法。
【請求項４】
前記第１工程の前に、前記液晶・樹脂複合体の厚みを制御するための球状のスペーサーを、前記混合液内に分散するか、または前記第１プラスティックフィルム基板もしくは前記第２プラスティックフィルム基板の少なくともいずれかの基板上に散布することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光変調器の製造法。
【請求項５】
自発分極をもちカイラルスメクティックＣ相を示す強誘電性液晶と液晶性モノマーとを含む混合液を、透明電極が塗布され更にその上に配向膜が形成された透明な第１プラスティックフィルム基板上に均一な厚みで付着する付着手段と、前記付着後の第１プラスティックフィルム基板と別の透明な第２プラスティックフィルム基板とを張り合わせる張り合わせ手段と、前記混合液を重合反応により硬化させて前記基板間に自己保持性を有する液晶・樹脂複合体を構成する硬化手段とを具え、
前記付着手段は、第１ロールと、ブレードと、第２ロールと、第１プレートとを有し、前記混合液を回転中の前記第１ロール上に塗布し、前記ブレードによって前記第１ロール上の前記混合液を均一に拡げ、回転中の前記第２ロール表面に配置されている凸版、平版または凹版上に前記第１ロール上に拡げられた前記混合液を押し付け、前記第１プラスティックフィルム基板を固定した第１プレートを移動させ且つ前記凸版、平版または凹版上に混合液を押し付けられた第２ロールを回転させて、前記第２プラスティックフィルム基板上に凸版、平版または凹版上の混合液を押し付けることによって当該第２プラスティックフィルム基板上に前記混合液を転写し、
前記張り合わせ手段は、ローラーが下端に取り付けられた第２プレートを有し、前記第２プレートの一方の面に前記第２プラスティックフィルム基板を固定し、前記ローラーを回転させ且つ前記混合液が転写された第１プラスティックフィルム基板が固定された第１プレートを前記ローラーに対して相対的に移動させることによって、前記第１及び第２プラスティックフィルム基板を前記ローラーと前記第１プレートとによって押圧する、
ことを特徴とする液晶光変調器の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラスティックフィルム基板を用いた自己保持型ポリマー安定化強誘電性液晶と、その製造法に特徴を有する液晶光変調器の製造法および装置に関し、特に軽量化や大型化に有利なフラットディスプレイに好適な液晶光変調器の製造方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスティックフィルム基板を用いた液晶光変調器は、表示装置の大型化・軽量化が容易であり、将来の大型フラットディスプレイや、折り曲げ可能なフレキシブルディスプレイ等への応用が期待されている。しかしプラスティックフィルム基板はガラス基板と比較して柔軟な構造であり、外圧が加わると基板が容易に変形して基板間に充填された液晶層の厚みが大きく変化するため、液晶の配向が乱れ易い。
【０００３】
特に自発分極を持ちカイラルスメクティックＣ相を示す強誘電性液晶は、ネマティック液晶で困難とされる数１０〜数１００マイクロ秒の高速な光変調を可能とするが、液晶層の厚みを保持して液晶の配向制御を行うことが重要な課題とされている。その解決手段の一つとして、強誘電性液晶内に分散された硬いポリマーネットワークが基板を接着保持する構造を有する、自己保持型ポリマー安定化強誘電性液晶を用いた液晶光変調器が提案されている。
【０００４】
従来、上記液晶光変調器の製造法として、スペーサーを分散させた強誘電性液晶・液晶性モノマーの混合液の液滴を一方の透明基板上に滴下し、他方の透明基板と張り合わせ、紫外線照射に伴う重合反応により硬化させる方法が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の液晶光変調器の製造法は、塗布された混合液の厚みが不均一なため、張り合わせ時に厚みの不均一性を解消することが困難であり、重合後に得られる液晶・樹脂複合層に厚みむらが生じるという問題点があった。また張り合わせる際に混合液が面内に広く分散するため、混合液内部に気泡が混入し易く、さらに所望の位置に混合層を形成できないという問題点もあった。
【０００６】
そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、プラスティックフィルム基板を用いた、膜厚が均一な自己保持型ポリマー安定化強誘電性液晶を用いた液晶光変調器の製造方法および装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を径決するための手段】
請求項１の発明は、自発分極をもちカイラルスメクティックＣ相を示す強誘電性液晶と液晶性モノマーとを含む混合液を、透明電極が塗布され更にその上に配向膜が形成された透明な第１プラスティックフィルム基板上に均一な厚みで付着する第１工程と、当該基板と別の透明な第２プラスティックフィルム基板とを前記混合液を介して張り合わせる第２工程と、前記混合液を重合反応により硬化させて前記基板間に自己保持性を有する液晶・樹脂複合体を構成する工程とを具え、前記第１工程は、前記混合液を回転中の第１ロール上に塗布し、ブレードによって前記第１ロール上の前記混合液を均一に拡げ、回転中の第２ロール表面に配置されている凸版、平版または凹版上に前記第１ロール上に拡げられた前記混合液を押し付け、前記第１プラスティックフィルム基板を固定した第１プレートを移動させ且つ前記凸版、平版または凹版上に混合液を押し付けられた第２ロールを回転させて、前記第２プラスティックフィルム基板上に凸版、平版または凹版上の混合液を押し付けることによって当該第２プラスティックフィルム基板上に前記混合液を転写する工程を含み、前記第２工程は、ローラーが下端に取り付けられた第２プレートの一方の面に前記第２プラスティックフィルム基板を固定し、前記ローラーを回転させ且つ前記混合液が転写された第１プラスティックフィルム基板が固定された第１プレートを前記ローラーに対して相対的に移動させることによって、前記第１及び第２プラスティックフィルム基板を前記ローラと前記第１プレートとによって押圧する工程を含む、ことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記第１及び第２プレートは、ヒーターを内蔵しており、前記第２工程実行時に前記第１及び第２プラスティックフィルム基板を加熱することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記重合反応は、紫外線照射による光重合反応であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１または２において、前記第１工程の前に、前記液晶・樹脂複合体の厚みを制御するための球状のスペーサーを、前記混合液内に分散するか、または前記第１プラスティックフィルム基板もしくは前記第２プラスティックフィルム基板の少なくともいずれかの基板上に散布することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、自発分極をもちカイラルスメクティックＣ相を示す強誘電性液晶と液晶性モノマーとを含む混合液を、透明電極が塗布され更にその上に配向膜が形成された透明な第１プラスティックフィルム基板上に均一な厚みで付着する付着手段と、前記付着後の第１プラスティックフィルム基板と別の透明な第２プラスティックフィルム基板とを張り合わせる張り合わせ手段と、前記混合液を重合反応により硬化させて前記基板間に自己保持性を有する液晶・樹脂複合体を構成する硬化手段とを具え、前記付着手段は、第１ロールと、ブレードと、第２ロールと、第１プレートとを有し、前記混合液を回転中の前記第１ロール上に塗布し、前記ブレードによって前記第１ロール上の前記混合液を均一に拡げ、回転中の前記第２ロール表面に配置されている凸版、平版または凹版上に前記第１ロール上に拡げられた前記混合液を押し付け、前記第１プラスティックフィルム基板を固定した第１プレートを移動させ且つ前記凸版、平版または凹版上に混合液を押し付けられた第２ロールを回転させて、前記第２プラスティックフィルム基板上に凸版、平版または凹版上の混合液を押し付けることによって当該第２プラスティックフィルム基板上に前記混合液を転写し、前記張り合わせ手段は、ローラーが下端に取り付けられた第２プレートを有し、前記第２プレートの一方の面に前記第２プラスティックフィルム基板を固定し、前記ローラーを回転させ且つ前記混合液が転写された第１プラスティックフィルム基板が固定された第１プレートを前記ローラーに対して相対的に移動させることによって、前記第１及び第２プラスティックフィルム基板を前記ローラーと前記第１プレートとによって押圧する、ことを特徴とする。
【００１５】
すなわち、本発明では、液晶光変調器の作製方法が、前記混合液を片方のプラスティックフィルム基板上に均一な厚みで付着し、もう一方のプラスティックフィルム基板と張り合わせ、さらに重合反応により硬化させるものである。
【００１６】
例えば、前記混合液を片方のプラスティックフィルム基板上に均一な厚みで付着するのに印刷法を用いることにより、基板上に形成される上記混合液の膜厚が均一に制御されるため、張り合わせ後の混合層の厚みむらを大きく改善することが可能となる。
【００１７】
また、膜厚を適切に制御することにより、混合液の内部に気泡が混入するのを防ぎ、かつ所望の位置に混合層を形成することが可能である。
【００１８】
さらに上記混合層の厚さが一定のまま重合反応により硬化されるため、得られる自己保持型ポリマー安定化強誘電性液晶層は、厚みを均一に保持しながら、プラスティックフィルムを接着支持することが可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明における液晶光変調器の製造法の一実施例は、
（１）自発分極をもちカイラルスメクティックＣ相を示す強誘電性液晶と液晶性モノマーを含む混合液を一方の基板上に印刷する工程と、
（２）（１）の基板を他方の基板と張り合わせる工程と、
（３）（１）の混合液を重合反応により硬化させる工程とを含む。
【００２０】
まず、工程（１）の一例として、図１を用いて説明する。ロール１とブレード２がほぼ接触するように設置され、さらに印刷ロール３がロール１に近接して配置される。印刷ロール３の表面には印刷する所望の形状パターンに対応した凸版４が配置されており、印刷ロール３を回転させると凸版４はロール１に接触する。また、透明電極が塗布された透明なプラスティックフィルム基板５を固定するためのプレート６が設置されており、印刷ロール３の下方を水平方向に移動することができる。
【００２１】
自発分極をもちカイラルスメクティックＣ相を示す強誘電性液晶と液晶性モノマーを含む混合液７をディスペンサー８によりロール１の上部からロール１上に塗布する。ロール１を回転させブレード２により混合液７をロール１上に均一に広げる。次に印刷ロール３を回転させて、凸版４をロール１上の混合液７に押し付けることにより、混合液７が凸版４上に厚みが均一に成るように形成される。さらに、印刷ロール３を回転させ、プレート６を移動させることによって、透明電極が塗布された透明なプラスティックフィルム基板５上に凸版４を押し付ける。これにより、混合液７が基板５上の所望の位置に膜厚が一定となるように転写される。
【００２２】
基板５上に印刷する際には、上記のような凸版の他にも、平版、凹版を使用することも可能で、また多数の微細な孔から混合液を押し出して基板上に押し付ける方法を用いても良い。
【００２３】
上記の凸版、平版、凹版を利用した印刷方法の代表的なものとして、フレキソ印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、シルク印刷、またはそれらを応用・変形した印刷方法などがあるが、いずれの印刷方法でも用いることができる。
【００２４】
次に工程（２）の一例として、図２を用いて説明する。混合液７が印刷された基板５をその上面に固定するプレート９の上方に、ローラー１０が下端に取り付けられたプレート１２が配置される。プレート１２の下面には他方の基板１１を固定する。これらのプレート９，１２にはヒーター１３，１４が内蔵されており、またプレート９の上面，プレート１２の下面には基板を吸引するための孔が夫々空いており、不図示の吸引手段によって基板５，１１は、プレート９，１２に固定される。
【００２５】
混合液７が印刷された基板５が固定されたプレート９が、他方の基板１１が固定されたプレート１２の下側を水平に移動する際に、上下の基板５，１１は、ローラー１０により押圧され、これによって、上下の基板５，１１が混合液７を介して張り合わされ、液晶セルが作成される。このとき混合液中のスペーサーにより膜厚が一定に制御される。また、ローラー１０は基板１１を端から押圧するため、基板１１と混合液７との間の気体が押し出され、混合液内部に気泡が混入するのを防ぐことができる。
【００２６】
スペーサー（その形状は例えば球状が好ましいが、これに限定されるものではない）は印刷前に混合液７中に分散させておくことが望ましいが、印刷前に少なくとも片方の基板（５または１１）上に散布しても良い。
【００２７】
また、基板は室温のまま張り合わせても良いが、気泡の混入を避けるために室温〜１２０℃程度に加熱して混合液の粘性を低くすることが望ましい。
【００２８】
張り合わせる際に、片方の基板１１のみローラーで抑圧する以外にも、印刷された基板５側にもローラーを取りつけて、二つのローラで押圧して張り合わせても良い。その際には、プレートで上下の基板を固定しない方法を用いることも可能である。
【００２９】
工程（３）の一例として、張り合わせた液晶セルを、紫外線を照射することにより、液晶と樹脂を相分離させて硬化させる手段が挙げられる。その際、混合液中の液晶とモノマーが分子の配列状態にあるネマティック相またはスメクティック相を示す温度に加熱しても良い。
【００３０】
また、混合液の分子配向を一方向に定めるため、混合液と透明電極の間に、ラビング処理もしくは偏光紫外光の照射により光配向処理されたポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、フッ素樹脂、斜方蒸着されたＳｉＯ，ＳｉＯ2のいずれかの配向膜を配置することも可能である。
【００３１】
なお、紫外光照射による光硬化に限定されず、熱硬化、反応硬化などにより液晶・樹脂複合体を形成する方法を用いることもできる。
【００３２】
以上の工程（１）、工程（２）および工程（３）により得られる液晶・樹脂複合体は自己保持性を有し、基板を接着支持するためシール剤は不要であるが、必要に応じて紫外線硬化樹脂などのシール剤を用いても良い。その際、例えば工程（３）に紫外光照射により重合反応させる手段を用いる場合、工程（２）の前にシール剤を基板に塗布すると、工程（３）でシール剤を硬化させることが可能であるが、工程（３）の後、シール剤による封止を行っても良い。また、液晶・樹脂複合体の部分、あるいは液晶・樹脂複合体以外の部分を必要に応じて切断することができる。
【００３３】
また、例えば帯状に長いプラスティックフィルム基板を用いて製造する際には、基板を搬送しながら上記の工程（１）、（２）、（３）を一括したライン上で行い、最後に基板を切断する工程を加え、個々の液晶光変調器に分割する方法を用いることも可能であるが、各々の工程にかかる時間が大きく異なる場合には、工程（１）、（２）、（３）を個別に行うことが望ましい。
【００３４】
尚、上記の工程を適用できる液晶光変調器の基板の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、アセチルセルロース、ポリスチレン、ポリエチレン及びそれらの変性体等が挙げられる。
【００３５】
一例として本実施例を適用した液晶光変調器の試作例を示す。透明電極付きのポリカーボネート基板（１０ｃｍ×１３ｃｍ×０．２ｍｍ厚、帝人（株）製、ＨＴ２００−Ｂ４０）上にスピンコート法によりポリイミド配向膜を成膜し、微細なレーヨンロールで一方向に擦る（ラビング処理）。この配向膜付きプラスティック透明基板上に、スペーサー（２μｍ厚）を分散させた強誘電性液晶（チッソ（株）製、ＣＳ−１０３０）と紫外線硬化性のアクリル性モノマー（大日本インキ（株）製、ＵＣＬ−００１）の混合液を、図１に示す構成の装置を用いて印刷する。次に図２に示す構成の装置を用い、基板を５０℃に加熱しながら、混合液が印刷されていない基板にローラーで３．５ｋｇｆ／ｃｍ2押し込み張り合わせ、ホットプレート上で１００℃まで加熱する。最後に７５℃まで徐冷した後、紫外線（強度：４０ｍｍＷ／ｃｍ2）を６０分照射して混合液中の液晶、モノマーの相分離および硬化を行った。得られた液晶光変調器の面内には、混合液を塗布する方法を用いて作製した場合に見られるような、厚みむらに伴う配向特性の乱れや気泡の混入は大幅に低減し、さらにガラス基板を用いて厚みを正確に制御して作製した場合と同等な高コントラストの光変調特性が得られた。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、混合液の印刷、張り合わせ、および硬化からなる製造法を適用することにより、プラスティックフィルム基板を用いた自己保持型ポリマー安定化強誘電性液晶の膜厚の制御が可能となり、軽量で大面積な液晶光変調器を提供することができる。したがって、本発明を光表示装置に適用すれば、フラットディスプレイ等の大型化・軽量化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶光変調器の製造工程において、混合液を印刷する手段を模式的に示す図である。
【図２】本発明による液晶光変調器の製造工程において、混合液を塗布した一方の基板を他方の基板と張り合わせる手段を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１    ロール
２    ブレード
３    印刷ロール
４    凸版
５    透明基板
６    プレート
７    混合液
８    ディスペンサー
９    プレート
１０    ローラー
１１    プレート
１２    プレート
１３    ヒーター
１４    ヒーター
【図１】
0004219540.tif 000002
【図２】
0004219540.tif 000003