液晶薄膜的制造方法及功能性薄膜的制造方法

文档序号:1631618 发布日期:2020-01-14 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 液晶薄膜的制造方法及功能性薄膜的制造方法 (Method for producing liquid crystal film and method for producing functional film ) 是由 长谷川昌孝 长野论史 稻田宽 二村惠朗 于 2018-06-05 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种能够获得能够显示精细且所期望的色阶的图像的胆甾醇型液晶层,并具有高生产率的液晶薄膜的制造方法及功能性薄膜的制造方法。本发明的液晶薄膜的制造方法依次具有:涂布工序,沿长度方向运送支撑体的同时,将包含胆甾醇型液晶化合物及感光性的手性试剂的液晶组合物涂布于支撑体表面;照射工序,向未干燥状态的液晶组合物的涂布膜照射手性试剂感光的波长的光;取向工序,对涂布膜进行加热来使液晶进行取向;及固化工序,对所取向的涂布膜进行固化,在照射工序中,经由配置于支撑体侧的图案掩模而对涂布膜照射光,图案掩模为具有对手性试剂所感光的波长的光的透射率不同的3个以上的区域的多灰度的图案掩模,照射工序中,通过经由多灰度的图案掩模而对涂布膜照射光,从而对于涂布膜的各区域照射不同的照射量的光。(The invention provides a method for producing a liquid crystal film and a method for producing a functional film, which can obtain a cholesteric liquid crystal layer capable of displaying an image of a fine and desired color gradation and have high productivity. The method for manufacturing a liquid crystal film of the present invention comprises the following steps in order: a coating step of coating a liquid crystal composition containing a cholesteric liquid crystal compound and a photosensitive chiral reagent on the surface of a support while conveying the support in the longitudinal direction; an irradiation step of irradiating the coating film of the liquid crystal composition in an undried state with light of a wavelength to which the chiral agent is sensitive; an alignment step of heating the coating film to align the liquid crystal; and a curing step of curing the oriented coating film, wherein in the irradiation step, the coating film is irradiated with light through a pattern mask arranged on the support side, the pattern mask is a multi-tone pattern mask having 3 or more regions with different transmittances of light of wavelengths to which the hand reagent is exposed, and in the irradiation step, the coating film is irradiated with light through the multi-tone pattern mask, thereby irradiating the regions of the coating film with light of different irradiation amounts.)

液晶薄膜的制造方法及功能性薄膜的制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶薄膜的制造方法及功能性薄膜的制造方法。

背景技术

包含胆甾醇型液晶相的层(胆甾醇型液晶层)作为具有在特定的波长区域(选择反射波长带)中选择性地反射右旋圆偏振光及左旋圆偏振光中的任一个的性质的层被熟知。因此,胆甾醇型液晶层能够通过反射选择反射波长的光来显示与此相对应的颜色的图像,并在各种用途中展开。

例如,专利文献1中记载有在单层的胆甾醇型液晶层中,在至少一处设置有选择反射波长带与其他区域不同的区域的结构,并记载有利用胆甾醇型液晶的特性记录认证信息。

该专利文献1中,作为具有选择反射波长带不同的区域的胆甾醇型液晶层的形成方法,记载有如下方法:通过经由形成有图案的掩模进行紫外线曝光来形成经图案化的具有选择反射波长的胆甾醇型液晶层。

以往技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2006-142699号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而,专利文献1中所记载的胆甾醇型液晶层的形成方法中,将胆甾醇型液晶的涂布液涂布于基板上并进行干燥之后,向涂布膜照射紫外线使其固化时,使用图案掩模进行曝光。并且,作为图案掩模,仅记载有具有遮光部和透射部的二元的图案掩模。

根据本发明人等的研究,可知通过这种方法形成的胆甾醇型液晶层具有作为所期望的选择反射波长,即,无法成为所期望的色调、或选择反射波长带不同的区域之间的边界模糊而无法充分获得精细度。并且,在使用二元的图案掩模的情况下,在胆甾醇型液晶层中形成选择反射波长不同的3种以上的区域时,需要改变图案掩模来进行多次曝光。因此,可知存在如下问题:为了形成更多色的胆甾醇型液晶层,需要很多工序并且制造效率差。

鉴于上述情况,本发明的课题在于,提供一种能够获得能够显示精细且所期望的色阶的图像的胆甾醇型液晶层,并具有高生产率的液晶薄膜的制造方法及功能性薄膜的制造方法。

用于解决技术课题的手段

本发明人等对现有技术的问题进行了深入研究的结果,发现了能够通过如下方法来解决上述课题,即,依次具有:输送工序,沿长度方向输送长尺寸的支撑体;涂布工序,沿长度方向运送所输送的支撑体的同时,将包含胆甾醇型液晶化合物及感光性的手性试剂的液晶组合物涂布于支撑体表面;照射工序,向未干燥状态的液晶组合物的涂布膜照射手性试剂所感光的波长的光;取向工序,对涂布膜进行加热来使液晶进行取向;及固化工序,对所取向的涂布膜进行固化,在照射工序中,经由配置于支撑体侧的图案掩模而对涂布膜照射光,图案掩模为具有对手性试剂所感光的波长的光的透射率不同的3个以上的区域的多灰度的图案掩模,照射工序中,通过经由多灰度的图案掩模而对涂布膜照射光,从而对涂布膜的各区域照射不同的照射量的光。

即,发现了能够通过以下的结构来实现上述目的。

(1)一种液晶薄膜的制造方法,其依次具有:

输送工序,沿长度方向输送长尺寸的支撑体;

涂布工序,沿长度方向运送所输送的支撑体的同时,将包含胆甾醇型液晶化合物及感光性的手性试剂的液晶组合物涂布于支撑体表面;

照射工序,向未干燥状态的液晶组合物的涂布膜照射手性试剂感光的波长的光;

取向工序,对涂布膜进行加热来使液晶进行取向;及

固化工序,对所取向的涂布膜进行固化,

在照射工序中,经由配置于支撑体侧的图案掩模而对涂布膜照射光,

图案掩模为具有对手性试剂所感光的波长的光的透射率不同的3个以上的区域的多灰度的图案掩模,

在照射工序中,通过经由多灰度的图案掩模而对涂布膜照射光,从而对于涂布膜的各区域照射不同的照射量的光。

(2)根据(1)所述的液晶薄膜的制造方法,其中,

图案掩模形成于支撑体的背面。

(3)根据(1)所述的液晶薄膜的制造方法,其中,

图案掩模形成于长尺寸的基材薄膜的表面,

在照射工序中,在形成有图案掩模的基材薄膜贴附在支撑体的背面的状态下进行光的照射。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的液晶薄膜的制造方法,其中,

图案掩模通过灰度印刷来形成。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的液晶薄膜的制造方法,其中,

照射工序具有第一照射步骤及第二照射步骤,

第一照射步骤中的光的照射量小于第二照射步骤中的光的照射量。

(6)根据(5)所述的液晶薄膜的制造方法,其中,

第一照射步骤及第二照射步骤的照射量的合计为200mJ/cm2以下。

(7)根据(1)至(6)中任一项所述的液晶薄膜的制造方法,其中,

照射工序具有第一照射步骤及第二照射步骤,

在第一照射步骤中照射的光的峰值波长与在第二照射步骤中照射的光的峰值波长互不相同。

(8)根据(1)至(7)中任一项所述的液晶薄膜的制造方法,其中,

固化工序为使涂布膜光固化的工序,

在固化工序中照射的光的波长与在照射工序中照射的光的波长不同。

(9)根据(8)所述的液晶薄膜的制造方法,其中,

在固化工序中,图案掩模在配置于支撑体的背面侧的状态下被一体地运送,

向与图案掩模相反的一侧的面侧照射光。

(10)根据(1)至(9)中任一项所述的液晶薄膜的制造方法,其中,

涂布工序中的液晶组合物的涂布方法为棒涂。

(11)根据(1)至(10)中任一项所述的液晶薄膜的制造方法,其中,

将涂布工序、照射工序、取向工序及固化工序的组合重复2次以上而形成2层以上的胆甾醇型液晶层,

在2次以上的照射工序中,经由相同图案的所述图案掩模照射光,并且使各照射工序中的光的照射量彼此不同。

(12)一种功能性薄膜的制造方法,其具有在(1)至(11)中任一项所述的液晶薄膜的制造方法的固化工序之后,将圆偏振片贴附到已固化的涂布膜的表面或所述支撑体的背面的工序。

发明效果

根据本发明,能够提供一种能够获得能够显示精细且所期望的色阶的图像的胆甾醇型液晶层,并具有高生产率的液晶薄膜的制造方法及功能性薄膜的制造方法。

附图说明

图1是示意性地表示实施本发明的液晶薄膜的制造方法的一例的制造装置的图。

图2是用于说明通过图1的制造装置实施的液晶薄膜的制造方法的一例的示意图。

图3是示意性地表示实施本发明的液晶薄膜的制造方法的另一例的制造装置的图。

图4是用于说明通过图3的制造装置实施的液晶薄膜的制造方法的一例的示意性剖视图。

图5是用于说明通过图3的制造装置实施的液晶薄膜的制造方法的一例的示意剖视图。

图6是表示实施例中所使用的图案掩模的图。

图7是表示实施例中制作的液晶薄膜的图。

图8是表示本发明中所使用的图案掩模的另一例的图。

图9是表示比较例中所使用的二元的图案掩模的图。

图10是表示本发明的制造方法中所使用的图案掩模的一例的图。

图11是表示使用图10所示的图案掩模而制作的液晶薄膜的图。

具体实施方式

以下,对本发明的液晶薄膜的制造方法进行详细说明。另外,在本说明书中,使用“~”表示的数值范围是指包括“~”的前后所记载的数值作为下限值及上限值的范围。

并且,本说明书中,“正交”及“平行”是指包括本发明所属的技术领域中所容许的误差的范围。例如,“正交”及“平行”是指相对于严格的正交或者平行在小于±10°的范围内的情况等,对于严格的正交或者平行的误差优选为5°以下,更优选为3°以下。

并且,关于由“正交”及“平行”以外表示的角度,例如15°或45°等具体的角度,也包含本发明所属的技术领域中所容许的误差的范围。例如,在本发明中,角度是指相对于具体表示的严格的角度小于±5°的情况等,对于所表示的严格的角度的误差优选为±3°以下,更优选为±1°以下。

本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”以“丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的任意一个或两个”的含义来使用。

本说明书中,“相同”设为包括在技术领域中通常所容许的误差范围。并且,本说明书中,技术为“全部”、“任意”或“整面”等时,除了100%的情况以外,还包括技术领域中通常所容许的误差范围,设为包含例如99%以上、95%以上或90%以上的情况。

可见光是电磁波中通过人眼可见的波长的光,表示380nm~780nm的波长区域的光。非可见光是小于380nm的波长区域或超过780nm的波长区域的光。

并且,并不限定于此,但是可见光中,420nm~490nm的波长区域的光为蓝色光,495nm~570nm的波长区域的光为绿色光,620nm~750nm的波长区域的光为红色光。

红外光中,近红外光为780nm~2500nm的波长区域的电磁波。紫外光为波长10~380nm的范围的光。

本说明书中,选择反射波长是指,将成为对象的物(部件)中的透射率的极小值设为Tmin(%)时,表示由下述式表示的半值透射率:T1/2(%)的2个波长的平均值。

求出半值透射率的式:T1/2=100-(100-Tmin)÷2

本说明书中,“雾度”是指使用NIPPON DENSHOKU INDUSTRIES Co.,LTD.制造的雾度计NDH-2000测定的值。

理论上,雾度是指由以下式表示的值。

(380~780nm的自然光的散射透射率)/(380~780nm的自然光的散射透射率+自然光的直接透射率)×100%

散射透射率是指能够利用分光光度计和积分球单元,从获得的全方位透射率减去直接透射率来计算的值。直接透射率为基于利用积分球单元测定的值时,为0°中的透射率。即,雾度低是指总透射光量中直透射光量多。

折射率是相对于波长589.3nm的光的折射率。

在本说明书中,Re(λ)、Rth(λ)分别表示波长λ下的面内的延迟及厚度方向的延迟。除非另有说明,则波长λ设为550nm。

在本说明书中,Re(λ)、Rth(λ)为在AxoScan OPMF-1(Opto Science,Inc.制造)中为由波长λ测量的值。通过利用AxoScan输入平均折射率((Nx+Ny+Nz)/3)和膜厚(d(μm))来计算出以下:

慢轴方向(°)

Re(λ)=R0(λ)

Rth(λ)=((Nx+Ny)/2-Nz)×d。

另外,R0(λ)表示为由AxoScan计算的数值,是指Re(λ)。

在本说明书中,折射率Nx、Ny、Nz使用阿贝折射计(NAR-4T、ATAGO CO.,LTD.制造),且光源使用钠灯(λ=589nm)而测量。并且,测量波长依赖性时,能够利用多波长阿贝折射计DR-M2(ATAGO CO.,LTD.制造),且使用与干涉滤光器的组合而测量。

并且,还能够使用聚合物手册(JOHN WILEY&SONS,INC)、各种光学薄膜的目录的值。以下例示主要光学薄膜的平均折射率的值:纤维素酰化物(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)。

本发明的液晶薄膜的制造方法依次具有:

输送工序,沿长度方向输送长尺寸的支撑体;

涂布工序,沿长度方向运送所输送的支撑体的同时,将包含胆甾醇型液晶化合物及感光性的手性试剂的液晶组合物涂布于支撑体表面;

照射工序,向未干燥状态的液晶组合物的涂布膜照射手性试剂感光的波长的光;

取向工序,对涂布膜进行加热来使液晶进行取向;及

固化工序,对所取向的涂布膜进行固化,

在照射工序中,经由配置于支撑体侧的图案掩模而对涂布膜照射光,

图案掩模为具有对手性试剂所感光的波长的光的透射率不同的3个以上的区域的多灰度的图案掩模,

在照射工序中,通过经由多灰度的图案掩模而对涂布膜照射光,从而根据涂布膜的区域而使光的照射量不同。

并且,本发明的功能性薄膜的制造方法为具有在上述液晶薄膜的制造方法的固化工序之后将圆偏振片贴附到已固化的涂布膜的表面或支撑体的背面的工序的功能性薄膜的制造方法。

<液晶薄膜的制造方法>

以下,参考附图对本发明的液晶薄膜的制造方法的优选的实施方式的一例进行说明。

图1中示出实施本发明的液晶薄膜的制造方法(以下,还称为“本发明的制造方法”)的液晶薄膜的制造装置(以下,还称为“制造装置”)的一例的示意性图。并且,图2中示出用于说明通过图1所示的制造装置实施的液晶薄膜的制造方法的一例的示意图。

另外,本发明中的图为示意图,各部的大小、各层的厚度的关系及位置关系等不一定与实际情况一致。以下的图也相同。

图1所示的制造装置100a使用长尺寸的支撑体12a,通过卷对卷(以下,还称为“RtoR”)进行液晶薄膜的制造。众所公知、RtoR是指从卷绕长尺寸的被处理物而成的辊送出被处理物,并且沿长度方向运送的同时进行成膜等处理,将已处理的被处理物再次卷绕成辊状的制造方法。

制造装置100a作为一例具有输送辊102、第1运送部120、涂布部150、第2运送部122、曝光部152、加热部154、固化部156、第3运送部124及卷取辊116。第1运送部120、第2运送部122及第3运送部124具有运送用辊等,以规定的路径运送长尺寸的被处理物。

另外,制造装置100a除了图示的部件以外还可以具有输送辊对、支撑体的引导构件、各种传感器等、设置于运送长尺寸的被处理物的同时利用涂布进行成膜的公知的装置的各种部件。

制造装置100a中,将卷绕长尺寸的支撑体12a而成的辊130装载于输送辊102上。

将支撑体12a从辊130拉出,***到穿过第1运送部120、涂布部150、第2运送部122、曝光部152、加热部154、固化部156及第3运送部124而到达卷取辊116的规定的路径。

并且,将所制备的成为胆甾醇型液晶层的液晶组合物供给到涂布部150的涂布喷嘴104并进行涂布。

在利用RtoR的制造装置100a中,同步进行来自辊130的支撑体12a的送出和形成有胆甾醇型液晶层18的支撑体12a(层叠薄膜23d)的卷取。由此,在规定的输送路径上沿长度方向运送长尺寸的支撑体12a的同时在涂布部150将所制备的液晶组合物涂布于支撑体12a,并在曝光部152对涂布膜进行曝光,接着,在加热部154对涂布膜进行加热而使液晶取向,进而在固化部156进行紫外线照射和/或加热等使涂布膜固化而形成胆甾醇型液晶层18。此外,在卷取辊116中将在支撑体12a上形成有胆甾醇型液晶层18的长尺寸的层叠薄膜23d卷绕成辊状而作为辊132。

另外,本发明中,液晶薄膜是具有胆甾醇型液晶层的薄膜状物,在图1及图2所示的例子中,胆甾醇型液晶层18层叠于支撑体12a的表面而成的层叠薄膜23d为本发明的液晶薄膜。胆甾醇型液晶层18可以在层叠于支撑体12a的状态下使用,也可以从支撑体12a剥离后使用。

在图2中S1所示的输送工序中,从辊130送出的支撑体12a在PET薄膜等树脂薄膜上形成有图案掩模。

作为形成支撑体12a的树脂薄膜,能够利用各种被用作基板(支撑体)的具有透明性的公知的片状物。

具体而言,可优选例示出由低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸腈(PAN)、聚酰亚胺(PI)、透明聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、ABS、环烯烃·共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)及三乙酸纤维素(TAC)等各种树脂材料组成的薄膜(树脂薄膜)。

本发明中,可以使用在这种薄膜的表面形成有保护层、粘接层、光反射层、防反射层、遮光层、平坦化层、缓冲层、应力缓和层、脱模层等显现必要的功能的层(膜)的物体作为支撑体12a。

支撑体12a所具有的图案掩模为具有对后述曝光部152中照射的光(手性试剂感光的波长的光)的透射率不同的3个以上的区域的多灰度的图案掩模。

这种图案掩模例如能够通过印刷来形成,并且能够通过以树脂薄膜的表面所形成的油墨层的透光率根据区域而不同的方式进行印刷来设为所期望的图案的掩模。具体而言,能够通过灰度印刷(参考图6)或者彩色印刷(参考图8)形成。

若支撑体12a的厚度过于薄,则支撑性降低,并且在运送期间可能会发生弯曲等。另一方面,若过于厚,则柔性降低,变得难以运送,卷取在辊上时增大,或者难以从支撑体12a剥离所形成的胆甾醇型液晶层。

从以上的观点考虑,支撑体12a的厚度优选为20μm~100μm,更优选为60μm~100μm。

如图1所示,从辊130送出的支撑体12a穿过第1运送部120到达涂布部150。在涂布部150对支撑体12a进行涂布处理。另外,在图1所示的例子中,在涂布部150中进行涂布时,支撑体12a以缠绕在支撑辊106上的状态通过涂布喷嘴104涂布液晶组合物。当通过棒涂等没有支撑辊106就能够进行涂布的方法进行涂布时,支撑辊106也可以没有。

如图2中S2所示,涂布工序中,涂布部104将包含胆甾醇型液晶化合物及感光性手性试剂的液晶组合物涂布于支撑体12a的表面而形成涂布膜21a。将支撑体12a与涂布膜21a的层叠体设为层叠薄膜23a。

对液晶组合物将在后面进行详细说明。

作为涂布工序中的涂布方法,能够应用挤出涂布、凹版涂布、模涂、棒涂、涂抹器涂布等涂布法、或柔板印刷等印刷法的公知方法。

其中,从即使在支撑体12a表面存在凹凸(成为图案掩模的油墨层引起的凹凸等)也能够抑制涂布不均匀性等的观点出发,优选棒涂。

并且,涂布膜21a可以形成于支撑体12a的图案掩模侧,但优选形成于与图案掩模相反的一侧的面。即,图案掩模优选形成于支撑体12a的与形成涂布膜21a的面相反的一侧的面(背面)。

接着,如图1所示,层叠薄膜23a穿过第2运送部122到达曝光部152。在曝光部152,对层叠薄膜23a进行照射工序。

如图2中S3所示,照射工序中,曝光装置108从支撑体12a侧、即经由图案掩模向未干燥状态的涂布膜21a照射光。曝光装置108所照射的光为涂布膜21a(液晶组合物)中的手性试剂感光的波长的光。因此,形成通过曝光处理曝光的涂布膜21b。曝光的涂布膜21b中,感光性手性试剂感光,其结构发生变化。

将支撑体12a与曝光的涂布膜21b的层叠体设为层叠薄膜23b。

在此,图案掩模为具有对手性试剂所感光的波长的光的透射率不同的3个以上的区域的多灰度的图案掩模。因此,曝光的涂布膜21b对应于图案掩模的图案而对每个区域照射不同的照射量的光。

在此,感光性手性试剂的感光引起的结构变化的变化量根据照射量而不同。因此,曝光的涂布膜21b根据图案掩模的图案,对每个区域成为手性试剂的结构变化的变化量不同。

用于曝光的光的波长根据感光性手性试剂的种类等设定即可。

并且,光的照射量也根据感光性手性试剂的种类、图案掩模的透光率等设定即可。

接着,如图1所示,层叠薄膜23b被运送并到达加热部154。在加热装置110中,干燥层叠薄膜23b的涂布膜,并对其进行取向处理。

如图2中S4所示,在取向工序中,通过由加热装置110加热曝光后的涂布膜21b,使涂布膜21b中的液晶化合物进行取向。通过加热处理,形成根据手性试剂的结构使液晶化合物进行取向的涂布膜21c。

在此,如上所述,在涂布膜21c中,存在曝光量不同的3个以上的区域。因此,在各区域中成为胆甾醇型液晶相的螺旋间距的长度根据曝光量而不同的结构。虽然在后面进行详细叙述,但胆甾醇型液晶相中的选择反射波长取决于胆甾醇型液晶相中的螺旋结构的间距。因此,通过形成胆甾醇型液晶相的螺旋间距的长度不同的3个以上的区域,而形成选择反射波长不同的3个以上的区域。

将支撑体12a与进行取向的涂布膜21c的层叠体设为层叠薄膜23c。

接着,如图1所示,层叠薄膜23c被运送并到达固化部156。在固化部156中,对层叠薄膜23c进行固化处理。

如图2中S5所示,在固化工序中,由固化部112固化取向的涂布膜21c而形成胆甾醇型液晶层18。由此,制作具有胆甾醇型液晶层18的液晶薄膜。将支撑体12a与胆甾醇型液晶层18的层叠体设为层叠薄膜23d。

作为涂布膜21c的固化的方法,能够使用由紫外线等光照射进行的光固化及由加热进行的热固化等公知的固化方法。

当通过光照射进行固化时,优选从与图案掩模相反的一侧的面侧向涂布膜21c照射光。

接着,所制作的液晶薄膜(层叠薄膜23d)通过第3运送部124利用卷取辊116卷绕成辊状而作为辊132。

所制作的液晶薄膜的胆甾醇型液晶层具有选择反射波长不同的3个以上的区域以对应于掩模图案的图案形成的结构,因此各区域反射选择反射波长的光,从而能够显示与此相对应的颜色及图案的图像。

如以往,在将胆甾醇型液晶的涂布液涂布于基板上并将其干燥之后,向涂布膜照射紫外线并使其固化时,使用图案掩模进行曝光的结构中,涂布膜中的液晶化合物由于干燥而变得难以移动,因此即使进行曝光,液晶化合物的螺旋结构的间距的变化量也会变得小于所期望的变化量。因此,存在无法再现作为所期望的选择反射波长、即所期望的色调这样的问题。

可知即使在这种情况下也存在如下问题:若增加曝光量,则能够设为所期望的选择反射波长,但是若曝光量大,则光泄漏到未曝光部,从而未曝光部也被曝光,且曝光部与未曝光部的(选择反射波长不同的区域之间的)边界变得模糊而无法充分地获得精细度。

并且,作为图案掩模,在使用具有遮光部和透射部的二元的图案掩模的结构中,当使用二元的图案掩模时,胆甾醇型液晶层形成选择反射波长不同的3种以上的区域时,需要改变图案掩模来进行多次曝光。因此,可知存在如下问题:为了形成更多色的胆甾醇型液晶层,需要很多工序并且制造效率差。

相对于此,在本发明的制造方法中,在加热干燥液晶组合物的涂布膜之前,对未干燥状态的涂布膜进行曝光,因此涂布膜中的液晶化合物容易移动,即使以少的曝光量也能够将液晶化合物的螺旋结构的间距的变化量设为所期望的变化量。因此,能够易于再现作为所期望的选择反射波长、即所期望的色调这样的问题。并且,由于曝光量小,因此能够抑制光泄漏到相邻的区域(曝光量不同的区域),并且选择反射波长不同的区域之间的边界不会变得模糊就能够获得精细的图像。

并且,作为图案掩模,使用具有对手性试剂感光的波长的光的透射率不同的3个以上的区域的多灰度的图案掩模,因此能够以一次曝光在胆甾醇型液晶层中形成选择反射波长不同的3个以上的区域。因此,能够以较少的工序有效地制造多色的胆甾醇型液晶层。

如此,本发明的制造方法能够获得能够显示精细且所期望的色阶的图像的胆甾醇型液晶层,并具有高生产率。

在此,图案掩模只要为具有对手性试剂感光的波长的光的透射率不同的3个以上的区域的掩模,则从能够再现更多颜色而提高灰度等的观点考虑,图案掩模优选具有8个以上的透射率不同的区域,更优选具有256以上。

并且,在图1所示的例子中,设为将制作的液晶薄膜卷取成辊状的结构,但并不限定于这些,也可以设为具有将所制作的液晶薄膜剪裁成规定的大小的结构。

并且,固化工序中的涂布膜的固化方法为光固化时,在固化工序中照射的光的波长优选为与照射工序中照射的光的波长不同的波长,在照射工序中照射的光的波长优选为比在固化工序中照射的光的波长长的波长。具体而言,在照射工序中照射的光的波长为手性试剂感光的波长,优选为聚合引发剂不裂解的波长。

通过使在固化工序和照射工序中照射的光的波长不同,能够抑制涂布膜通过照射工序中的光照射而固化,从而能够将液晶化合物的螺旋结构的间距的变化量设为所期望的变化量。

在照射工序中照射的光的波长根据手性试剂的种类选择手性试剂感光的波长即可。具体而言,在照射工序中照射的光的波长优选为350nm~400nm。即,优选使用在该波长范围感光的手性试剂。

并且,关于在照射工序中照射的光的照射量,根据手性试剂的种类等设定成为所期望的选择反射波长的照射量即可。

在固化工序中照射的光的波长根据聚合引发剂等种类选择即可。具体而言,在固化工序中照射的光的波长优选为300nm~350nm。即,优选使用能够在该波长范围引发聚合反应的聚合引发剂。

并且,在固化工序中照射的光的照射量根据聚合引发剂等的种类等设定即可。

并且,在图1所示的例子中,设为在照射工序中进行一次光照射的结构,但也可以设为将光照射分为二次以上来进行的结构。例如,也可以设为照射工序具有第一照射步骤及第二照射步骤的结构。

通过设为将照射工序中的光照射分成二次以上来进行的结构,能够更适当地调整由曝光引起的手性试剂的结构变化,能够设为所期望的选择反射波长。

此时,优选第一照射步骤中的光的照射量小于第二照射步骤中的光的照射量。

关于手性试剂的结构变化,当光的照射量的合计小时,相对于光的照射量的变化量大,当光的照射量的合计越增加,相对于光的照射量的变化量越减小。因此,通过使第一照射步骤中的光的照射量小于第二照射步骤中的光的照射量,能够更适当地调整由曝光引起的手性试剂的结构变化。

并且,照射工序中第一照射步骤与第二照射步骤的照射量的合计优选为200mJ/cm2以下。

通过将照射量的合计设为200mJ/cm2以下来防止未曝光部的曝光,就这一点而言优选。

并且,可以设为在第一照射步骤及第二照射步骤中使照射的光的峰值波长不同的结构。

将第一照射步骤中的光的峰值波长设为从手性试剂感光的光的峰值波长偏离的波长,并使第二照射步骤中的光的峰值波长与手性试剂感光的光的峰值波长一致,从而能够实质上调整光的照射量。

具体而言,例如,只要手性试剂的光吸收峰值为365nm并且在250nm~450nm的范围具有倾斜的光谱,则在第一照射步骤中,照射接近倾斜的265nm的光,且在第二照射步骤中,照射峰值365nm的光,从而能够实质上调整光的照射量。

并且,在图1所示的例子中,设为在形成胆甾醇型液晶层18之后立即卷绕在辊132上的结构,但也可以具有在卷绕在辊132之前在胆甾醇型液晶层18的表面贴附保护膜等的工序。

此外,如图2中S6所示,也可以设为如下结构:在制作液晶薄膜之后,具有将胆甾醇型液晶层18转印到圆偏振片16的工序,并制作具有胆甾醇型液晶层18和圆偏振片16的功能性薄膜。

具体而言,也可以为在形成胆甾醇型液晶层18之后,并卷绕在辊132之前,在胆甾醇型液晶层18的表面贴附圆偏振片16的结构,也可以设为在形成胆甾醇型液晶层18之后,并卷绕在辊132之后,将辊132装载于通常的贴合装置,并在胆甾醇型液晶层18的表面贴附圆偏振片16的结构。

并且,可以具有在贴附圆偏振片16之后,剥离支撑体12a的工序。

作为圆偏振片16并无限定,能够使用层叠直线偏振片与λ/4板而成的结构的圆偏振片等。并且,圆偏振片16透射与由胆甾醇型液晶层18反射的圆偏振的旋转旋转方向相反的方向的圆偏振光。

通过设为层叠胆甾醇型液晶层18和圆偏振片16的结构,从胆甾醇型液晶层18侧(以下,也称为表面侧)入射的光中,胆甾醇型液晶层18中反射选择反射波长的一个圆偏振光,除此以外的光透射胆甾醇型液晶层18,入射到圆偏振片16。入射到圆偏振片16的光中,另一个圆偏振光透射圆偏振片16。

另一方面,从圆偏振片16侧(以下,也称为背面侧)入射的光通过圆偏振片16转换成另一个圆偏振并透射圆偏振片16,并入射到胆甾醇型液晶层18。

透射圆偏振片16的另一个圆偏振光为与胆甾醇型液晶层18的胆甾醇型液晶相的螺旋的旋转方向相反的旋转方向,因此不被胆甾醇型液晶层18反射而透射胆甾醇型液晶层18。

因此,当从表面侧观察层叠胆甾醇型液晶层18和圆偏振片16的功能性薄膜时,通过从背面侧入射并透射的另一个圆偏振光视觉辨认功能性薄膜的另一侧的场景,并且视觉辨认胆甾醇型液晶层18的反射区域的选择反射波长的光。即,从表面侧观察时,视觉辨认功能性薄膜的另一侧的场景及与胆甾醇型液晶层18的图案形状相对应的图案的图像。

另一方面,从背面侧观察功能性薄膜时,通过从表面侧入射并透射的左旋圆偏振光视觉辨认功能性薄膜的另一侧的场景,但无法视觉辨认由能够从表面侧观察的胆甾醇型液晶层18显示的图像。

如此,层叠胆甾醇型液晶层18与圆偏振片16的功能性薄膜具有透明性,同时能够设为从一面侧(胆甾醇型液晶层侧)观察的图像与从另一面侧(圆偏振片侧)观察的图像不同的薄膜。

另外,胆甾醇型液晶层18与圆偏振片16之间可以具有粘合层。

并且,将圆偏振片贴附到胆甾醇型液晶层的表面的结构并无特别限定,也可以为将圆偏振片贴附到支撑体的背面的结构。即,可以设为具有胆甾醇型液晶层、支撑体及圆偏振片的功能性薄膜。

在此,在图1及图2所示的例子中,设为支撑体12a具有图案掩模的结构,但并不限定于此,也可以设为将具有图案掩模的薄膜贴附到支撑体上的结构。

图3中示意性地表示实施本发明的液晶薄膜的制造方法的另一例的制造装置。

图3所示的制造装置100b通过RtoR进行液晶薄膜的制造。制造装置100b具有输送辊102、供给辊140、第1运送部120、涂布部150、第2运送部122、曝光部152、加热部154、固化部156、第3运送部124、回收辊144及卷取辊116。

另外,图3所示的制造装置100b除了具有供给辊140及回收辊144以外,与基于图1所示的制造装置100a的制造方法相同,因此对相同的部位附加相同符号,主要对不同的部位进行以下说明。并且,基于图3所示的制造装置100b的制造方法除了具有将掩模薄膜14贴附于支撑体12b的工序及剥离的工序以外,与基于图1所示的制造装置100a的制造方法相同,因此主要对不同的工序进行以下说明。

制造装置100b中,将卷绕长尺寸的支撑体12b而成的辊130装载于输送辊102上。另外,支撑体12b上未形成图案掩模。

将支撑体12b从辊130拉出,***到穿过第1运送部120、涂布部150、第2运送部122、曝光部152、加热部110、固化部154及第3运送部124而到达卷取辊116的规定的路径。

并且,将制备的成为胆甾醇型液晶层的液晶组合物填充于涂布部104的规定位置。

并且,供给辊140上装载有辊142,该辊卷绕具有基材薄膜20和在基材薄膜20的表面作为图案掩模而形成的油墨层22的掩模薄膜14(参考图4)而成,从辊142拉出掩模薄膜14,并***到从第1运送部120到达第3运送部124的规定的输送路径。供给辊140在支撑体12b的输送方向上配置于输送辊与第1运送部120之间。

并且,第3运送部124的输送辊的位置中,从支撑体12b剥离掩模薄膜14,并将从支撑体12b剥离的掩模薄膜14***于回收辊144。回收辊144在支撑体12b的传送方向上,配置于第3运送部124与卷取辊116之间,将掩模薄膜14回收到辊146。

在制造装置100b中,同步进行从辊130送出支撑体12b和形成有胆甾醇型液晶层18的支撑体12b(层叠膜23d)的卷取。

首先,以规定的输送路径沿长度方向运送长尺寸的支撑体12b的同时,将掩模薄膜14贴附于支撑体12b的背面而作为层叠薄膜25a(参考图4)。

接着,在涂布部104中制备的液晶组合物涂布于支撑体12b的表面而作为层叠薄膜25b(参考图5)。

接着,在曝光部152对涂布膜进行曝光。此时,从贴附到支撑体12b上的掩模薄膜14侧向涂布膜21a照射光。

在此,掩模薄膜14所具有的图案掩模为通过油墨层22形成相对于手性试剂感光的波长的光的透射率不同的3个以上的区域的多灰度的图案掩模。因此,通过经由图案掩模向涂布膜21a照射光,从而与图案掩模的图案相对应地对每个区域照射不同的照射量的光,能够形成选择反射波长不同的3个以上的区域。

此时,优选将图案掩模(油墨层22)侧贴附于支撑体12b。

本发明的制造方法通过RtoR运送支撑体12b的同时进行光的照射,因此光从各种方向入射到涂布膜,因此光可能会泄漏,且区域的边界模糊。因此,通过将图案掩模贴附于支撑体12b并缩短图案掩模与涂布膜的距离,从而能够抑制光的泄漏,并能够形成更精细的图像。

接着,在加热部110中加热涂布膜以使液晶取向,进而,在固化部112中进行紫外线照射和/或加热等使涂布膜固化而形成胆甾醇型液晶层18,从而设为具有掩模薄膜14、支撑体12b及胆甾醇型液晶层18的层叠薄膜25e。

然后,从支撑体12b剥离掩模薄膜14。剥离后的掩模薄膜14在回收辊144上卷绕成辊状而设为辊146。

此外,在卷取辊116中将在支撑体12b上形成有胆甾醇型液晶层18的长尺寸的层叠膜23d卷绕成辊状而作为辊132。

如此,可以设为将形成有图案掩模的基材薄膜(掩模薄膜14)贴附于支撑体的背面而进行照射工序(曝光)的结构。

另外,在图3所示的例子中,设为在将掩模薄膜14贴附于支撑体12b的状态下,进行涂布工序、照射工序、取向工序及固化工序的结构,但至少在将掩模薄膜14贴附于支撑体12b的状态下进行照射工序即可,其他工序可以在不贴附掩模薄膜14的状态下进行。

例如,可以为在涂布工序后将掩模薄膜14贴附到支撑体12b的结构。或者,也可以设为将支撑体12b上贴附有掩模薄膜14的层叠体卷绕成辊状的辊130装载于输送辊102上,将在支撑体12b上贴附有掩模薄膜14的层叠体作为被处理物而送出的结构。

并且,例如,可以为在照射工序与取向工序之间剥离掩模薄膜14的结构,也可以为在取向工序与固化工序之间剥离掩模薄膜14的结构。或者,可以为不剥离掩模薄膜14,在卷取辊116上层叠有掩模薄膜14的状态卷绕成辊状而设为辊132的结构。

另外,在固化工序中,掩模薄膜14贴附于支撑体12b的状态时,优选向与掩模薄膜14相反的一侧的面侧照射光。

在此,图1及图2所示的例子中,设为在支撑体12a上形成1层胆甾醇型液晶层18的结构,但并不限定于此,也可以设为进行2次以上的涂布工序、照射工序、取向工序及固化工序的组合,而形成2层以上的胆甾醇型液晶层的结构。

例如,可以设为将形成胆甾醇型液晶层的支撑体作为被处理物再次供给到制造装置,从而在胆甾醇型液晶层上形成胆甾醇型液晶层的结构。或者,也可以设为制造装置在支撑体的输送方向上,在输送辊与卷取辊之间具有2个以上的涂布部、曝光部、加热部及固化部的组合的结构。

当进行2次以上的照射工序时,优选经由相同图案的图案掩模照射光,并且使各照射工序中的光的照射量彼此不同。

由此,从与胆甾醇型液晶层的表面垂直的方向观察时,相同位置中的选择反射波长在各胆甾醇型液晶层中不同。通过该结构,视觉辨认混合了多个胆甾醇型液晶层的选择反射波长的光的颜色。即,能够再现各种颜色。例如,将胆甾醇型液晶层设为3层结构,各胆甾醇型液晶层分别反射红色、绿色及蓝色,从而能够再现白色。

(胆甾醇型液晶层)

接着,对胆甾醇型液晶层进行说明。

胆甾醇型液晶层是指包含胆甾醇型液晶相的层。胆甾醇型液晶层是固定胆甾醇型液晶相而成的层。

胆甾醇型液晶层反射选择反射波长的光的右旋圆偏振光或左旋圆偏振光,并透射选择反射波长的另一个圆偏振光及其他波长区域的光。

固定胆甾醇型液晶相的结构只要是保持有成为胆甾醇型液晶相的液晶化合物的取向的结构即可,典型而言,将聚合性液晶化合物设为胆甾醇型液晶相的取向状态的基础上,通过紫外线照射、加热等来进行聚合并固化,形成无流动性的层,同时变成不会因外磁场和外力而改变取向方式的结构即可。另外,固定胆甾醇型液晶相的结构中,只要保持胆甾醇型液晶相的光学性质即可,液晶化合物可以不再显示液晶性。例如,聚合性液晶化合物也可以通过固化反应来高分子量化,即使已失去液晶性也可。

胆甾醇型液晶相的选择反射波长λ依赖于胆甾醇型液晶相中的螺旋结构的间距P(=螺旋的周期),遵从胆甾醇型液晶相的平均折射率n与λ=n×P的关系。因此,能够通过调节该螺旋结构的间距来调节选择反射波长。胆甾醇型液晶相的间距依赖于与聚合性液晶化合物一同使用的手性试剂的种类或其添加浓度,因此能够通过调节这些来获得所期望的间距。

并且,显示选择反射的选择反射带(圆偏振光反射带)的半值宽度Δλ(nm)依赖于胆甾醇型液晶相的折射率各向异性Δn与螺旋的间距P,遵从Δλ=Δn×P的关系。因此,选择反射带的宽度的控制能够通过调整Δn来进行。Δn能够通过形成胆甾醇型液晶层的液晶化合物的种类及其混合比率、以及取向时的温度来调整。另外,还已知胆甾醇型液晶相中的反射率依赖于Δn,当获得相同程度的反射率时,Δn越大,越减少螺旋间距的数量,即越减小膜厚。

关于螺旋的旋向及间距的测定法,能够使用“液晶化学实验入门”日本液晶学会编Sigma出版2007年出版、46页及“液晶手册”液晶手册编辑委员会丸善196页中记载的方法。

胆甾醇型液晶相的反射光为圆偏振光。反射光为右旋圆偏振光、或者为左旋圆偏振光、胆甾醇型液晶相取决于螺旋的扭曲方向。基于胆甾醇型液晶相的圆偏振光的选择反射中,胆甾醇型液晶相的螺旋的扭曲方向为右时,反射右旋圆偏振光,螺旋的扭曲方向为左时,反射左旋圆偏振光。

另外,胆甾醇型液晶相的旋转方向能够通过形成胆甾醇型液晶层的液晶化合物的种类或所添加的手性试剂的种类来进行调整。

为了扩大反射的光的波长范围,能够通过依次层叠使选择反射波长λ偏移的层来实现。并且,还已知有通过阶段性地改变称为间距梯度法的层内的螺旋间距的方法来扩大波长范围的技术,具体而言,可列举Nature 378、467-469(1995)、日本特开平6-281814号公报及日本专利4990426号公报中所记载之方法等。

本发明中,胆甾醇型液晶层的区域中的选择反射波长能够设定为可见光(380~780nm左右)及近红外光(780~2000nm左右)中的任一范围,其设定方法如上所述。

在此,如上所述,在通过本发明的制造方法制作的液晶薄膜中,胆甾醇型液晶层具有选择反射波长不同的3个以上的区域。

例如,胆甾醇型液晶层能够设为具有将红色光(620nm~750nm的波长区域的光)作为选择反射波长的区域、将绿色光(495nm~570nm的波长区域的光)作为选择反射波长的区域及将蓝色光(420nm~490nm的波长区域的光)作为选择反射波长的区域的结构。

并且,可以具有将红外线作为选择反射波长的反射区域。另外,红外线是超过780nm且1mm以下的波长范围的光,其中,近红外区域是超过780nm且2000nm以下的波长范围的光。

(液晶组合物)

作为用于胆甾醇型液晶层的材料,可列举包含液晶化合物及感光性手性试剂的液晶组合物。优选液晶化合物为聚合性液晶化合物。

包含聚合性液晶化合物的液晶组合物还包含表面活性剂、聚合引发剂等。

--聚合性液晶化合物--

聚合性液晶化合物可以为棒状液晶化合物,也可以为圆盘状液晶化合物,优选为棒状液晶化合物。

作为形成胆甾醇型液晶层的棒状的聚合性液晶化合物的例子,可列举棒状向列相液晶化合物。作为棒状向列相液晶化合物,优选使用甲亚胺类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯酯类、氰基苯基环己烷类、氰基取代苯基嘧啶类、烷氧基取代苯基嘧啶类、苯基二恶烷类、二苯乙炔类及乙烯基环己基苯甲腈类。不仅能够使用低分子液晶化合物,还能够使用高分子液晶化合物。

聚合性液晶化合物通过将聚合性基团导入到液晶化合物而获得。聚合性基团的例中包含不饱和聚合性基团、环氧基及吖丙啶基,优选不饱和聚合性基团,尤其优选烯属不饱和聚合性基团。聚合性基团能够以各种方法导入到液晶化合物的分子中。聚合性液晶化合物所具有的聚合性基团的个数优选为1~6个、更优选为1~3个。聚合性液晶化合物的例包含记载于Makromol.Chem.,190卷、2255页(1989年)、Advanced Materials 5卷、107页(1993年)、美国专利第4683327号说明书、美国专利第5622648号说明书、美国专利第5770107号说明书、国际公开WO95/022586号公报、国际公开WO95/024455号公报、国际公开WO97/000600号公报、国际公开WO98/023580号公报、国际公开WO98/052905号公报、日本特开平1-272551号公报、日本特开平6-016616号公报、日本特开平7-110469号公报、日本特开平11-080081号公报及日本特开2001-328973号公报等的化合物。可以同时使用2种以上的聚合性液晶化合物。若同时使用2种以上的聚合性液晶化合物,则能够降低取向温度。

作为聚合性液晶化合物的具体例,可列举下述式(1)~(11)所示的化合物。

[化学式1]

Figure BDA0002291320500000181

[化学式2]

Figure BDA0002291320500000191

[化合物(11)中,X1为2~5(整数)。]

并且,作为除了上述以外的聚合性液晶化合物,能够使用如日本特开昭57-165480号公报中所公开的具有胆甾醇型相的环式有机聚硅氧烷化合物等。另外,作为上述高分子液晶化合物,能够使用将呈现液晶的介晶基团导入到主链、侧链或者主链及侧链双方的位置的高分子、将胆甾醇基导入到侧链的高分子胆甾醇型液晶、如在日本特开平9-133810号公报中所公开的液晶性高分子、如在日本特开平11-293252号公报中所公开的液晶性高分子等。

并且,液晶组合物中的聚合性液晶化合物的添加量相对于液晶组合物的固体成分质量(去除溶剂的质量),优选为75~99.9质量%,更优选为80~99质量%,尤其优选为85~90质量%。

--手性试剂(光学活性化合物)--

手性试剂具有衍生胆甾醇型液晶相的螺旋结构的功能。由于通过化合物衍生的螺旋的扭曲方向或螺旋间距不同,因此手性化合物只要根据目的选择即可。

作为手性试剂并无特别限制,能够使用公知的化合物(例如,记载于液晶设备手册、第3章4-3项、TN(扭曲向列)、STN(Super-扭曲向列)用手性试剂、199页、日本学术振兴会第142委员会编、1989)、异山梨醇、异甘露糖醇衍生物。

手性试剂通常包含不对称碳原子,但也能够使用不包含不对称碳原子的轴向不对称化合物或表面不对称化合物作为手性试剂。在轴向不对称化合物或表面不对称化合物的例中,包含联萘、螺烯、对环芳烷及这些的衍生物。手性试剂可以具有聚合性基团。手性试剂与液晶化合物均具有聚合性基团的情况下,通过聚合性手性试剂与聚合性液晶化合物的聚合反应,能够形成具有由聚合性液晶化合物衍生的重复单元与由手性试剂衍生的重复单元的聚合物。在该方式中,聚合性手性试剂所具有的聚合性基团优选为与聚合性液晶化合物所具有的聚合性基团相同种类的基团。因此,手性试剂的聚合性基团也优选为不饱和聚合性基团、环氧基或吖丙啶基,进一步优选为不饱和聚合性基团,尤其优选为烯属不饱和聚合性基团。

并且,手性试剂也可以为液晶化合物。

另外,如上所述,在制造胆甾醇型液晶层时,通过光照射来控制胆甾醇型液晶相的螺旋间距的大小。因此,使用能够感应光且改变胆甾醇型液晶相的螺旋间距的手性试剂(也称为感光性手性试剂)。

感光性手性试剂是通过吸收光而结构发生变化,从而能够改变胆甾醇型液晶相的螺旋间距的化合物。作为这种化合物,优选引起光异构化反应、光二聚化反应及光分解反应中的至少一种的化合物。

引起光异构化反应的化合物是指通过光的作用来引起立体异构化或结构异构化的化合物。作为光异构化化合物,例如可列举偶氮苯化合物及螺吡喃化合物等。

并且,引起光二聚化反应的化合物是指通过光的照射在2个基团之间引起加成反应并环化的化合物。作为光二聚化化合物,例如可列举肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、查耳酮衍生物及二苯甲酮衍生物等。

作为上述感光性手性试剂,可优选地列举由以下通式(I)表示的手性试剂。该手性试剂能够根据光照射时的光量来改变胆甾醇型液晶相的螺旋间距(扭力、螺旋的扭转角)等取向结构。

[化学式3]

通式(I)

Figure BDA0002291320500000201

通式(I)中,Ar1与Ar2表示芳基或杂芳香环基。

由Ar1和Ar2表示的芳基可以具有取代基,且优选总碳原子数为6~40,更优选总碳原子数6~30。作为取代基,例如优选卤原子、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氢氧基、酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、酰氧基、羧基、氰基或杂环基,更优选卤原子、烷基、烯基、烷氧基、氢氧基、酰氧基、烷氧羰基或芳氧羰基。

在这种芳基中,优选由下述通式(III)或(IV)表示之芳基。

[化学式4]

通式(III)中的R1及通式(IV)中的R2分别独立地表示氢原子、卤原子、烷基、烯基、炔基、芳基、杂环基、烷氧基、氢氧基、酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、酰氧基、羧基或氰基。其中,优选氢原子、卤原子、烷基、烯基、芳基、烷氧基、氢氧基、烷氧羰基、芳氧羰基或酰氧基,更优选烷氧基、氢氧基或酰氧基。

通式(III)中的L1及通式(IV)中的L2分别独立地表示卤原子、烷基、烷氧基或氢氧基,优选碳原子数1~10的烷氧基或氢氧基。

l表示0、1~4的整数,优选0、1。m表示0、1~6的整数,优选0、1。当l、m为2以上时,L1与L2可以表示相互不同的基团。

由Ar1和Ar2表示的杂芳香环基可以具有取代基,优选总碳原子数4~40,更优选总碳原子数4~30。作为取代基,例如优选卤原子、烷基、烯基、炔基、芳基、烷氧基、氢氧基、酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、酰氧基或氰基,更优选卤原子、烷基、烯基、芳基、烷氧基或酰氧基。

作为杂芳香环基,可列举吡啶基、嘧啶基、呋喃基及苯并呋喃基等,其中,优选吡啶基或嘧啶基。

液晶组合物中的手性试剂的含量优选为聚合性液晶性化合物量的0.01摩尔%~200摩尔%,更优选为1摩尔%~30摩尔%。

--聚合引发剂--

当液晶组合物包含聚合性化合物时,优选含有聚合引发剂。在通过紫外线照射进行聚合反应的方式中,所使用的聚合引发剂优选可通过紫外线照射来引发聚合反应的光聚合引发剂。光聚合引发剂的例中,可列举α-羰基化合物(记载于美国专利第2367661号、美国专利第2367670号的各说明书)、酮醇醚(记载于美国专利第2448828号说明书)、α-烃取代芳香族偶姻化合物(记载于美国专利第2722512号说明书)、多核醌化合物(记载于美国专利第3046127号、美国专利第2951758号各说明书)、三芳基咪唑二聚物与对氨基苯基酮的组合(记载于美国专利第3549367号说明书)、吖啶及吩嗪化合物(记载于日本特开昭60-105667号公报、美国专利第4239850号说明书)及恶二唑化合物(记载于美国专利第4212970号说明书)等。

液晶组合物中的光聚合引发剂的含量相对于聚合性液晶化合物的含量优选为0.1~20质量%,进一步优选为0.5质量%~12质量%。

--交联剂--

为了提高固化后的膜强度并提高耐久性,液晶组合物可任意含有交联剂。作为交联剂,能够优选使用通过紫外线、热、湿气等进行固化的交联剂。

作为交联剂,并无特别限制,能够根据目的适当地选择,例如可列举三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等多官能丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙二醇二缩水甘油醚等环氧化合物;2,2-二羟基甲基丁醇-三[3-(1-吖丙啶基)丙酸酯]、4,4-二(亚乙基亚氨基羰基氨基)二苯基甲烷等吖丙啶化合物;六亚甲基二异氰酸酯、缩二脲型异氰酸酯等异氰酸酯化合物;在侧链具有恶唑啉基的聚恶唑啉化合物;乙烯基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)3-氨基丙基三甲氧基硅烷等烷氧基硅烷化合物等。并且,根据交联剂的反应性,能够使用公知的催化剂,能够在提高膜强度及耐久性的基础上提高生产率。这些可以单独使用1种,也可以同时使用2种以上。

交联剂的含量优选为3质量%~20质量%,更优选为5质量%~15质量%。若交联剂的含量小于3质量%,则可获得交联密度提高的效果,若超过20质量%,则导致胆甾醇型液晶层的稳定性降低。

--其他添加剂--

液晶组合物中,根据需要,能够在不降低光学性能等的范围内进一步添加表面活性剂、阻聚剂、抗氧化剂、水平取向剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、色料、金属氧化物微粒等。

液晶组合物可以含有溶剂。作为溶剂,并无特别限制,能够根据目的而适当地选择,优选使用有机溶剂。

作为有机溶剂,并无特别限制,能够根据目的适当地选择,例如可列举甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮类、卤代烷类、酰胺类、亚砜类、杂环化合物、烃类、酯类、醚类等。这些可单独使用1种,也可以同时使用2种以上。这些中,考虑到对环境的负荷,尤其优选酮类。上述单官能聚合性单体等上述成分可以作为溶剂发挥作用。

(λ/4板)

构成圆偏振片的λ/4板为以往公知的λ/4板,入射到λ/4板的光为直线偏振光时,作为圆偏振光而射出,入射到λ/4板的光为圆偏振光时,作为直线偏振光而射出。

λ/4板是具有将某一特定波长的直线偏振光转换为圆偏振光或将圆偏振光转换为直线偏振光的功能的板。更具体而言是规定波长λnm处的面内延迟值表示Re(λ)=λ/4(或其奇数倍)的板。该式只要在可见光区域的任一波长(例如550nm)处实现即可。

另外,λ/4板可以为仅包括光学各向异性层的结构,也可以为在支撑体上形成光学各向异性层的结构,当λ/4板具有支撑体时,支撑体与光学各向异性层的组合是指λ/4板。

λ/4板能够使用公知的λ/4板。

并且,在本发明的液晶薄膜中,λ/4板中,优选作为厚度方向的延迟的Rth(550)小。

具体而言,Rth(550)优选为-50nm~50nm,更优选为-30nm~30nm,进一步优选Rth(λ)为0。由此,获得就能够将倾斜入射到λ/4板的圆偏振光转换为直线偏振光的观点而言优选的结果。

在此,λ/4板配合慢轴而配置,以使透射并入射胆甾醇型液晶层18的另一圆偏振光(透射胆甾醇型液晶层的旋转方向的圆偏振光)成为直线偏振光。

(直线偏振片)

构成圆偏振片的直线偏振片具有一方向的偏振轴,并具有透射特定的直线偏振光的功能。

作为直线偏振片,能够使用包含碘化合物的吸收型偏振片或金属栅网等反射型偏振片等通常的直线偏振片。另外,偏振轴与透射轴含义相同。

作为吸收型偏振片,例如能够使用碘系偏振片、利用了二色性染料的染料系偏振片及多烯类偏振片中的任一种。碘系偏振片及染料系偏振片通常通过将碘或二色性染料吸附并拉伸到聚乙烯醇来制作。

在此,直线偏振片配合偏振轴而配置,以使透射并入射λ/4板的直线偏振光透射。由此,直线偏振片与λ/4板的组合作为从λ/4板侧入射的光中,将另一个圆偏振光设为直线偏振光而透射的圆偏振片发挥作用。即,λ/4板与直线偏振片的组合透射与由胆甾醇型液晶层18反射的圆偏振的旋转方向相反的方向的圆偏振。

(粘合层)

粘合层贴合胆甾醇型液晶层18和λ/4板(圆偏振片)。

粘合层只要是贴合成为对象的层(片状物)的物质,则能够使用包括公知的各种材料的物质,可以为贴合时具有流动性,然后成为固体的、包括粘结剂的层,也可以为贴合时为凝胶状(橡胶状)的软固体并且之后凝胶状的状态也不会改变的包括粘合剂的层,也可以为包括粘结剂和粘合剂这两者的特征的材料的层。因此,粘合层只要使用光学透明粘结剂(OCA(光学透明胶粘剂))、光学透明双面胶带、紫外线固化型树脂等、用于片状物的贴合的公知的物质。

〔用途〕

本发明的液晶薄膜的用途并无特别限制,例如能够使用作为建筑物的窗户广告粘贴在窗玻璃上的广告媒体、粘贴在汽车、出租车、公共汽车、火车等窗户玻璃的广告媒体、照明部分或设计性装饰、道路标志、房屋或商店、水族馆、动物园、植物园、美术馆等的窗户玻璃、游戏机、游戏卡、垫板等玩具或文具、舞台、剧院设备、电梯、自动扶梯、楼梯等透明部件、包或衣服、护目镜或太阳镜等时尚部件、墙、窗帘、地板等室内装饰用材料、POP广告(Pointof purchase advertising:购买时点广告)、名片、贴纸、明信片、照片、杯垫、门票、圆扇、折扇、帐篷、百叶窗、卷帘门、保护屏、屏风幕等间隔、家用电器(相机、即时相机、PC(personalcomputer:个人电脑)、智能手机、电视、录音机、量测设施、音频播放器、游戏机、VR(virtualreality:虚拟现实)头戴式耳机、吸尘器、洗衣机)、智能手机套、毛绒玩具、杯子、碟子、盘子、锅、花瓶、桌子、椅子、CD(compact disc:光盘)、DVD盒、书籍、日历、塑料瓶、食品包装容器、吉他和钢琴等乐器、球拍、球棒、球杆、球等体育用品、迷宫、摩天轮、过山车、鬼屋等景点、人造花、益智玩具、棋类游戏、雨伞、手杖、手表、音乐盒、项链等服装材料、化妆品等的容器、太阳能电池板、电灯和灯罩。

以上,对本发明的液晶薄膜进行了详细说明,但本发明当然不限定于上述实施例,在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行各种改良或变更。

实施例

以下列举实施例进一步具体说明本发明的特征。以下实施例所示的材料、试剂、使用量、比例、处理内容、处理步骤等在不脱离本发明的宗旨的范围内能够适当进行变更。因此,本发明的范围不是根据以下所示的实施例而限定性解释。

[实施例1]

作为实施例1,使用如图1所示的结构的制造装置100a制作了液晶薄膜。

(液晶组合物的制备)

在保温至25℃的容器中,对下述所示的组合物进行搅拌并溶解,制备了胆甾醇型液晶油墨液A(液晶组合物)。

[化学式5]

[化学式6]

Figure BDA0002291320500000253

[化学式7]

Figure BDA0002291320500000254

(胆甾醇型液晶层的形成)

作为支撑体12a,使用了厚度50μm的Fujifilm Corporation制PET薄膜。在支撑体12a的背面以彩色印刷规定的图案而形成了图案掩模。

作为涂布工序,使用模涂布机将上述制备的胆甾醇型液晶油墨液A涂布于支撑体的表面。以干燥后的涂布层的厚度成为2~5μm左右的方式进行调整,在室温下进行涂布,形成了涂布膜。

接着,作为照射工序,在室温下经由图案掩模向涂布膜进行了50mJ/cm2的UV(紫外线、波长365nm)照射。另外,作为UV照射的光源,使用了LEDUVHLDL-200X180-U6PSC(CCSInc.制)。

接着,作为加热工序,将层叠有照射工序后的涂布膜的支撑体在90℃的热风干燥区加热了1分钟。

接着,作为固化工序,在氮气环境下(氧浓度500ppm以下),在室温下从表面向加热处理后的涂布膜进行UV照射(波长300~350nm、200mJ/cm2),使涂布膜固化而形成了胆甾醇型液晶层。

另外,作为UV照射的光源,使用了UE0961-426-05CQT(IWASAKI ELECTRIC CO.,LTD.制)。

然后,用卷取辊卷取。

[实施例2]

作为实施例2,使用如图3所示的结构的制造装置100b制作了液晶薄膜。

具体而言,设为作为支撑体12b,使用厚度50μm的Fujifilm Corporation制PET薄膜,并且作为掩模薄膜14,在基材薄膜20(厚度100μm TOYOBO CO.,LTD.制PET薄膜)上以彩色印刷规定的图案而形成图案掩模(油墨层22),在涂布工序之前,将掩模薄膜14贴附于支撑体12b,在固化工序之后,剥离掩模薄膜14的结构,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了液晶薄膜。

另外,掩模薄膜14将图案掩模侧贴附到支撑体12b上。

[实施例3]

将掩模薄膜14的基材薄膜20侧贴附到支撑体12b上,除此以外,以与实施例2相同的方式制作了液晶薄膜。

[实施例4]

在照射工序中,设为进行2次照射的结构,将第一照射步骤的照射量设为20mJ/cm2,并将第二照射步骤的照射量设为40mJ/cm2,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了液晶薄膜。

[实施例5]

将第一照射步骤的照射量设为50mJ/cm2,并将第二照射步骤的照射量设为100mJ/cm2,除此以外,以与实施例4相同的方式制作了液晶薄膜。

[实施例6]

将第一照射步骤的光的波长设为385nm,将照射量设为50mJ/cm2,将第二照射步骤的波长设为365nm,将照射量设为50mJ/cm2,除此以外,以与实施例4相同的方式制作了液晶薄膜。

[实施例7]

将第一照射步骤的照射量设为125mJ/cm2,并将第二照射步骤的照射量设为125mJ/cm2,除此以外,以与实施例4相同的方式制作了液晶薄膜。

[实施例8]

作为液晶组合物(胆甾醇型液晶油墨液A)中所含的引发剂,使用IRGACURE 369(BASF公司制)40mg,将固化工序中的光的波长设为365nm,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了液晶薄膜。

[比较例1]

设为在取向工序之后进行照射工序的结构,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了液晶薄膜。

[比较例2]

作为图案掩模,通过印刷而在支撑体上形成了黑色/白色二元的图案掩模,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了液晶薄膜。

[比较例3]

作为图案掩模,通过印刷而在支撑体上形成了黑色/白色二元的图案掩模,除此以外,以与实施例2相同的方式制作了液晶薄膜。

<评价>

关于各实施例中制作的液晶薄膜,从胆甾醇型液晶层侧以目视进行观察,评价图案的精细度及颜色显示的灰度性并通过以下基准进行了评价。

图案精细度的评价

AA:非常良好

A:良好

B:稍微良好

C:图案模糊。

彩色显示的灰度性的评价

A:灰度性高

B:灰度性稍微高

C:2元或色度模糊。

将结果示于表1。

并且,将拍摄实施例1的图案掩模而得的图像示于图8,并将拍摄实施例1中制作的液晶薄膜而得的图像示于图7。另外,在本发明中,即使是图6所示的灰度的图案掩模,也可获得相同的效果。并且,切出图7所示的液晶薄膜的一部分用于评价。

并且,将比较例2及比较例3中使用的2元掩模的图像示于图9。

Figure BDA0002291320500000291

如表1所示,可知通过本发明的制造方法制作的实施例1~8的液晶薄膜与比较例相比,精细度及灰度性良好。

并且,由实施例2与实施例3的比较可知,当设为将图案掩模形成与支撑体不同的薄膜,贴附到支撑体上而进行照射工序的结构时,优选将图案掩模侧贴附到支撑体。

并且,由实施例1与实施例5及实施例6的比较可知,在照射工序中将光的照射分两次进行照射,从而精细度进一步得到提高。

并且,由实施例5及实施例6与实施例7的比较可知,照射量的合计优选设为200mJ/cm2以下。

并且,由实施例1与实施例8的比较可知,优选使照射工序的光的波长与固化工序的光的波长不同。

[实施例9]

作为实施例9,使用了图10所示的图案掩模,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了液晶薄膜。将拍摄所制作的液晶薄膜而得的图像示于图11。

由图10及图11可知,根据图案掩模的图案及浓淡,形成胆甾醇型液晶层的颜色、即选择反射波长不同的区域。

由以上结果可知本发明的效果。

符号说明

12a、12b-支撑体,14-掩模薄膜,16-圆偏振片,18-胆甾醇型液晶层,20-基材薄膜,21a-涂布膜,21b-曝光后的涂布膜,21c-取向的涂布膜,22-油墨层,23a~23d、25a~25b-层叠薄膜,100a、100b-液晶薄膜制造装置,102-输送辊,104-涂布喷嘴,106、114-支撑辊,108-曝光装置,110-加热装置,112-UV照射装置,116-卷取辊,120-第1运送部,122-第2运送部,124-第3运送部,130、132、142、146-辊,140-供给辊,144-回收辊,150-涂布部,152-曝光部,154-加热部,156-固化部。

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