JP4924815B2 - 位相差制御部材の製造方法 - Google Patents
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Description
この問題を解消するため、トリアセチルセルロース(TAC)フィルムを1軸延伸や2軸延伸処理した位相差フィルムや、液晶分子を特定方向に配向させて固定した位相差層などを液晶表示装置に組み合わせて出・入射光を制御する発明が各種提案されている。
架橋性液晶や高分子液晶等の液晶材料を用いて液晶セルの内側に位相差層を設置する方法としては、例えば位相差層を形成する基板の表面に配向膜を形成し、次いで液晶材料を溶媒に分散してなる位相差層形成用の塗布組成物(以下、「液晶性インキ」という。)を該配向膜上に塗布することによって所定の配向状態を得て位相差層を形成する方法(下記特許文献1を参照)や、配向膜を用いずに重合性の液晶モノマーを基板上でホメオトロピック配向やホモジニアス配向させてインセルタイプの位相差層を形成する方法(下記特許文献2を参照)などが検討されている。
したがってインセルタイプの位相差層をカラーフィルタの着色層の上に積層することにより、視野角の補償機能に加え、着色層を物理的に保護する透明保護層としての機能を併せ持つ位相差制御部材が得られるため、部品点数の削減や、ひいては生産コストの低減が可能となる。
微小な十字形状などに形成されるアライメントマークは、位相差制御部材を構成する光透過性の基材のうち液晶表示装置の有効表示領域の外部に複数設けられ、液晶性インキの塗布工程やその後の工程において、上記複数のうちのいずれか一以上を適宜選択して各種の装置やパネルとの位置合わせに用いられる。
(i)基材上面に着色層をフォトリソグラフィー法やインクジェット法により微細にパターン形成する場合の、基材と当該フォトマスク、またはインクジェットコーターとの位置合わせ;
(ii)基材上面に液晶性インキをダイコート法で塗布する場合の、基材とダイヘッドとの位置合わせ;
(iii)塗布された液晶性インキをフォトリソグラフィー法でパターニング露光する場合の、基材とフォトマスクとの位置合わせ;
(iv)位相差層形成後に、液晶セルのセル厚さ(以下、セルギャップという。)を一定に保持するための柱状体や、駆動液晶分子の配向方向を規制するための突起などをフォトリソグラフィー法や転写法などにより微細にパターン形成する場合の、基材と当該フォトマスク、または転写装置との位置合わせ;
(v)位相差層形成後に、駆動液晶分子やその配向膜などを位相差層の上に直接または間接に塗工する場合の、基材と塗工装置との位置合わせ;
(vi)位相差層形成後に、当該基材を所定のカットラインで切断する場合の、基材と切断装置との位置合わせ;
(vii)位相差層を形成した基材と、液晶駆動回路を画素ごとにパターン配置した液晶駆動基板とを貼り合わせる場合の、基材と液晶駆動基板との位置合わせ;
などを一例として挙げることができる。
従って、AM上に着色層や位相差層などを製版した場合、照明光は一部吸収されてその透過率が低くなる場合があるものの、散乱光成分が十分に抑えられていれば、照明光の強度を上げることによりAMの認識は可能となる。一方で、照明光に散乱光成分が発生すると、アライナーで測定されるコントラスト比が著しく低下し、AMの正確な認識ができなくなるという問題が生じる。
(a)有効表示領域で液晶分子を良好にホメオトロピック配向させるため、位相差層の下地層(例えば着色層)の表面には、界面活性剤を用いた超音波洗浄処理や、UV−オゾン処理による表面活性化などの表面処理を施すことが通常であるが、有効表示領域の外部に設けられるAM近傍には一般に着色層が設けられないため、素ガラスなど基材上面が位相差層の下地となって表面の性状が有効表示領域の内部とは異なることとなり、液晶分子の配向不良が生じやすい。
(b)液晶性インキの塗工にスピンコート法を用いた場合は、AMが設けられる基材の端部にインキの戻りが生じて額縁状にインキ溜りが生じるため、液晶性インキがAM上に厚く塗工されてしまう。また液晶性インキの塗工にダイコート法を用いる場合も、その塗工端は分厚く膨出するため、上記のように基材端面ギリギリまで液晶性インキが塗布されて塗工端がAMに差し掛かった場合は、やはりAM上にはこれが厚く塗工されることとなる。一方、AM自体にも所定の厚さがあることと相俟って、AMを含む外周部では液晶分子の垂直配向が斜めに倒れてしまい、必ずしも良好な垂直配向が得られるとは限らない。
(1)位相差層を備える位相差制御部材の製造方法であって、
光透過性の基材の上面に前記位相差層の形成領域の外側に配置されるアライメントマークを含む複数のアライメントマークを形成する工程と;
基材の前記上面に対し、架橋性液晶分子を含有する液晶性インキを、塗工幅方向のいずれかの位置であって、前記位相差層の形成領域の外側に配置されたアライメントマークを少なくとも1つを含む領域を避けてダイコート法により所定の塗工幅で塗布する工程と;
前記塗布された液晶性インキを加熱して架橋性液晶分子を配向させる工程と;
前記配向した架橋性液晶分子を重合固定させて位相差層を得る工程と;
を含む位相差制御部材の製造方法;
(2)前記ダイコート法により所定の塗工幅で塗布する工程において、
前記液晶性インキを、対向する半割のリップ同士の間に形成されたスリット状の吐出口を通じて、前記基材上に薄膜状に塗布可能であり、櫛歯状のシムが前記吐出口に介装されることにより、前記液晶性インキの吐出されない複数の非吐出領域が、前記吐出口に形成されたダイコータを用いることを特徴とする上記(1)に記載の製造方法;
を要旨とする。
また本発明の製造方法により製造された位相差制御部材は、位相差層をインセルタイプで備えることからこれを液晶駆動基板と組み合わせることで液晶表示装置の視野角を拡大し、また全体の厚さを低減し、位相差層の良好な耐久性や光透過性を得ることができる。
本発明の位相差制御部材1は、これを通過する透過光に位相差を与える複屈折機能を有する光学部材であり、以下に詳述するように液晶表示装置に用いられるカラーフィルタのほか、出/入射光の位相差を制御するデジタルカメラなどの光学機器と組み合わせて用いられるものである。これらの表示装置や光学機器において、透過光が出/入射して所定の表示や観測が行なわれる領域は一般に有効表示領域とよばれ、位相差制御部材1についてもこれと対応して有効表示領域が用意されている。
また図1に示すように、本発明のAM3のうちの少なくとも一つは、位相差層4の塗工形成領域の外側に露出して設けられている。
なお、位相差制御部材1に用意される有効表示領域は、本実施形態のようにBM5などの遮光材料によって明示的にパターン形成される場合と、位相差制御部材1の面央などに当該有効表示領域の予定域を包絡する広さの光透過領域が存在しているだけの場合とがある。いずれの場合も、本発明の位相差制御部材1が用いられる表示装置や光学機器の仕様に基づいて求められる有効表示領域をまず基材2上に仮想的に予定形成し、これと干渉しない位置にAM3を配置することとなる。
すなわち本発明において、基材2に有効表示領域が区画形成された状態とは、BM5または後述する額縁状のシール8などによって開口部が囲み形成された状態や、着色層6または位相差層4がAM3を避けて基材2の面央などにパターン形成された状態をいう。一方、基材2に有効表示領域が予定形成された状態とは、AM3が設けられた基材2にBM5やシール8が未形成である状態や、BM5やシール8が形成されることなく、基材2に着色層6や位相差層4が、AM3の少なくとも一つを避けてベタ塗工された状態をいう。
なお同図では、位相差制御部材1の幅方向に9つの画素が並び形成された状態が模式的に図示されているが、液晶表示装置に組み合わせて用いられる位相差制御部材1の場合、有効表示領域10の幅寸法が数cmから数十cm程度であるのに対し、画素幅は100μm程度である。
基材2は、ガラス基板などのガラス材の他、種々の材質からなる板状体を適宜選択できる。特に位相差制御部材を液晶ディスプレイ用に用いる場合には、基板形成材は無アルカリガラスであることが好ましい。ガラス基板のほか、基材2には、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロースなどからなるプラスチック基板や、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリプロプレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトンなどのフィルムを用いてもよい。
基材2には、AM3、BM5、および着色層6などに対する濡れ性を向上するため、洗浄処理を含む公知の表面処理を施すとよい。
BM5の形成方法としては、(1)スパッタリング法や真空蒸着法等によりクロム等の金属薄膜を基材2上に形成し、この薄膜をパターニングする方法、(2)カーボン微粒子や金属酸化物等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を基材2上に形成し、この樹脂層をパターニングする方法、等を例示することができる。
AM3は、基材2を位置合わせする際の基準となる見当マークであり、上記(i)〜(vii)などに例示される様々なケースでアライナーによって光学的に認識される。AM3は、アライナーの照明光に対して、AM3形成位置とその周縁とで明確に対比しうるコントラスト比の透過率または反射率を有している。
アライナーの照明光源とその受光部(対物CCDカメラ)とは、AM3に対して同一側に配置される場合と反対側に配置される場合とがある。同一側に配置する場合、AM3を光反射性とすることで、AM3形成位置では照明光が反射されて受光部で明るく観察され、その周縁は照明光が透過して黒色に観察される。反対側に配置する場合、AM3を遮光性(吸光性または光反射性)とすることで、AM3形成位置では照明光が吸収または反射されて黒色の光抜けとして受光部で観察され、その周縁は透過した照明光が明るく観察される。
したがってAM3は、吸光性もしくは実質的に吸光性と同視しうる低い透過率の光透過性、または高い光反射性が得られるよう、上記BM5と同様に黒色樹脂材料や黒色金属材料の単層、または黒色金属材料とその他の金属材料の積層などにより形成するとよい。
AM3は、基材2の位置と向きを精度よく調整できるよう、それぞれ十字状や鉤型など、ラインが交叉したコーナー部を含む形状にするとよい。またAM3は、位置調整精度を向上するため、有効表示領域10を挟んで対向する位置に複数個設けられるとよい。
ただしAM3の形状や位置、および複数個のAM3の形成順序は、基材2の位置合わせのケースに応じて適宜設定しうる。
これに対し、位相差層4の塗工形成以前の工程である、例えば着色材料をインクジェット法で塗布するためのインクジェットコーターと基材2の位置合わせ、または着色材料をフォトリソグラフィー法で現像固定するためのフォトマスクと基材2との位置合わせなどの工程にのみ用いられるAM3については、位相差層4の塗工形成(予定)領域の内側に設けられ、すなわち液晶性インキがAM3の一部または全部に掛かるように塗布されてもよい。
ただし、AM3の形成およびその後の製版工程を簡易かつ精度よく行うため、遮光性のアライメントマークの場合はBM5とともに、すなわちBM5のマスクパターンにおいてAM3の該当箇所についても開口させて、BM5と同一の遮光性材料により同時に形成するとよい。
また光透過性のマークとする場合は、後述する着色層のうちの一色または複数色をAM3の予定位置に塗工して形成することができる。
なお本発明においては位相差制御部材1の製造工程数を増加させず低コストで実施可能であるという観点から、上記(1a)を採用するものとする。
液晶表示装置の大型化に伴い有効表示領域と基材端面とのクリアランスが数mm程度ときわめて小さくなりつつあることに起因する上記課題を解決する本発明において、液晶性インキの塗布時に基材端面近傍に設けられるAM3を塗り逃げる具体的な方法については後述する。
BM5によって多数の画素が開口形成された基材2上には、次いで色パターンを形成することができる。図示のようにRGBの三色カラーフィルタを得る場合は、赤色パターン形成領域に赤色パターン61、緑色パターン形成領域に緑色パターン62、青色パターン形成領域に青色パターン63を、同時または任意の順番で形成し、着色層6を作製する。
フォトリソグラフィー法による場合、まずBM5やAM3を覆うように基材2の全面にベタ塗りで第一色(ここでは例として赤色を選択する。)の着色剤を含有した赤色感光性樹脂層を塗工形成し、赤色パターン形成領域が開口したフォトマスクを介して上記の赤色感光性樹脂層を活性放射線により露光して現像を行うことにより、上記赤色パターン形成領域に赤色パターン61を形成することができる。着色材料の塗布には、スピンコート法を用いることで、アライメント調整が不要で容易、かつ塗工厚さを均一にすることができる。なお、着色層6の形成にあたっては着色材料が安価ゆえ、フォトリソグラフィー法の実施にあたってはスピンコート法を用いても材料の飛散が大きなコストアップを招くことがない。
またインクジェット法で着色材料を所定位置に塗布する場合については、インクジェットコーターの備えるアライナーによって、基材2に設けられたアライメントマーク3を読み込み、インクジェットノズルを所定の塗布位置に位置合わせする。
なお、AM3を光透過性とする場合、これ以後の工程に用いるマークについては、上記色パターンの塗工工程においてAM3の予定位置に着色材料を塗工して形成することができる。
(a)基材2上に染色用の材料である水溶性高分子材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法により所望の形状にパターニングした後、得られたパターンを染色浴に浸漬して着色されたパターンを得る染色法;
(b)熱硬化型の樹脂に顔料を分散させ、印刷(または熱転写)を繰り返すことにより各色を塗り分けた後、樹脂を熱硬化させることにより着色層6を形成する印刷法(熱転写法);
(c)基材2上に予め透明導電膜を形成し、顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して所定の色を電着して各色の着色パターン層を形成し、樹脂を熱硬化させる電着法;
を用いることもできる。
位相差層4は、これを透過する光を複屈折させる機能を有する層であり、その面内にx−y軸を、厚み方向にz軸をとってxyz直交三次元空間を想定した場合のx,y,z軸方向の光の屈折率をそれぞれnx,ny,nzとして、nx、ny、nzのうちのいずれか1つが他よりも大きいまたは小さい状態にある層をいう。
位相差層4を構成する架橋性液晶分子には、その液晶分子の構造中に不飽和二重結合を重合性官能基として有するものが好ましく、分子構造の両末端に不飽和二重結合を有するもの(不飽和二重結合を2以上有するもの)がより好ましい。
位相差層4を得るために用いられる架橋性液晶分子としては、架橋性を有するネマチック液晶分子(架橋性ネマチック液晶分子)などをあげることができる。架橋性ネマチック液晶分子としては例えば、1分子中に(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキタセン基、イソシアネート基等の重合性基を少なくとも1個有するモノマー、オリゴマー、ポリマー等が挙げられる。また、このような架橋性液晶分子として、より具体的には、下記化1に示す一般式(1)で表される化合物のうちの1種の化合物(化合物(I))、下記化2に示す一般式(2)で表される化合物のうちの1種の化合物(化合物(II))もしくは2種以上の混合物、化3、化4に示す化合物(化合物(III))のうちの1種の化合物或いは2種以上の混合物、またはこれらを組み合わせた混合物を用いることができる。
液晶性インキには、必要に応じて、液晶分子の配向性を向上する界面活性剤などの配向助剤や、架橋性液晶分子が光重合性である場合に、活性放射線の照射により不飽和二重結合を開環させて架橋重合反応を生じさせる公知の光重合開始剤や、同じく光重合反応を促進する増感剤などの各種添加剤を添加してもよい。
このうち、正のAプレートや負のCプレートは後述するように水平配向膜上に塗工形成されるため、液晶分子がAMの近傍で水平状態から局所的に立ち上がろうとする配向不良の発生は配向膜の配向規制力により比較的抑制されることが期待される。これに対し、正のCプレートについては、垂直配向膜の配向規制力は上記水平配向の場合よりも弱く、さらに後述のように垂直配向膜を用いずに液晶性インキに加える添加物の作用によって液晶分子を垂直配向させる場合もあることから、AMの近傍で垂直配向に配向不良が容易に生じ、本発明で課題とするAM近傍の散乱光が容易に発生しやすい。
架橋性液晶分子を基材2に対して垂直配向させることで位相差層4は正のCプレートとして機能する。架橋性液晶分子を垂直配向させるには、大別して位相差層4の下地層の表面に垂直配向膜を形成する方式と、垂直配向助剤を液晶性インキに添加する方式のいずれかまたは両方を採り得る。
垂直配向助剤に用いる界面活性剤は、重合性液晶分子をホメオトロピック配向させることができるものであればよいが、位相差層の形成の際に液晶分子を液晶相への転移温度まで加熱する必要があることから、液晶相への転移温度でも分解されない程度に耐熱性を有するものがよい。また、液晶性インキの溶媒との親和性をふまえて、ノニオン系、カチオン系、アニオン系等より適宜選択しうる。
位相差層4が正のAプレートとしての光学補償機能を有する層である場合、位相差層4は、正の屈折率異方性の液晶分子を、その光軸がxy平面と平行になるよう水平配向させてこれを固定することにより得られる。
位相差層4が負のCプレートとしての光学補償機能を有する層である場合、位相差層4は、その光軸がz軸方向に向かうように、負の屈折率異方性の液晶分子を配向させて固定するか、または、上記化合物(I),(II),(III)に示すような架橋性ネマチック液晶などの液晶分子を溶媒に添加した液晶性インキにカイラル剤を添加して、液晶分子にコレステリック規則性を付与してカイラルネマチック配向状態とする。
またカイラル剤としては、例えば1つもしくは2つ以上の不斉炭素を有する化合物、キラルなアミン、キラルなスルフォキシド等のようにヘテロ原子上に不斉点がある化合物、またはクムレン、ビナフトール等の軸不斉を持つ化合物等が挙げられるが、選択したカイラル剤の性質によっては、ネマチック規則性の破壊、配向性の低下を招き、また非重合性のカイラル剤の場合には重合性液晶の重合による硬化性能を低下させる事態を招くばかりか、液晶材料を用いて形成される位相差層の電気的信頼性を低下させる事態を招く虞があり、更に光学活性な部位を有するカイラル剤の多量使用はコストアップを招く。従ってカイラル剤としては、少量でも液晶分子の配向に螺旋ピッチを誘発させる効果の大きなカイラル剤を選択することが好ましく、より具体的には、例えばMerck社製S−811等の市販のものを用いることができる。
上記のように位相差層4の下地層の表面処理が施され、また液晶性インキが調整されると、次いで基材2にこれを塗布して液晶塗布膜を作成する。
ダイコート法では、基材2の上面に対して僅かに離間した上方位置に配置されたダイヘッドの吐出口から液晶性インキを吐出して、吐出口と基材2との間にメニスカス(ビード)を形成する。かかる状態を保ったままダイヘッドを基材面内方向に移動させることで液晶塗布膜が塗工形成される。したがって、ダイヘッドの移動方向が液晶塗布膜の成膜方向となる。
液晶性インキの塗布に際しては、ダイコータと基材2とはピンアライメント調整によって位置合わせがされることが通常であるが、対物CCDカメラおよび照明系を備えるアライナーをダイコータに配し、基材2に形成されたAM3を基準として、ダイヘッドと基材2とをより高精度に光学調整によって位置合わせしてもよい。
(ア)液晶性インキの塗布工程において、基材2のうち、インキの塗工幅方向(位相差制御部材1の幅方向)のいずれかの位置に液晶性インキの非塗布領域を残し、かかる非塗布領域と一致する位置にAM3を予め形成しておく方法;
(イ)液晶性インキの塗布工程において、基材2のうち、インキの塗工方向(位相差制御部材1の長さ方向)のいずれかの位置に液晶性インキの非塗布領域を残し、かかる非塗布領域と一致する位置にAM3を予め形成しておく方法;
を挙げることができる。
半割のリップ91a,91bを対向させた状態で、ネジ95により互いに締結すると、ダイヘッド9の内部には供給孔94と連通するマニホールド96に液晶性インキが充填され、吐出口92より排出される。なお、マニホールド96の両端は蓋98により閉止され、ダイヘッド9の幅方向の両端から液晶性インキが漏出することはない。
したがって、AM3の形成位置に対応して歯99を突出させたシム93を作製してこれをリップ91a,91bに挟むだけで、公知のダイヘッド9を用いてAM3を避けてダイコート法により所定の塗工幅で液晶性インキを塗布することができる。
図示のように液晶塗布膜41を2列同時に形成する場合は、図4に示すダイヘッド9において、櫛歯状のシム93に設ける歯99の本数を3本とすればよいことは当業者には明らかであろう。
基材2の表面に液晶性インキを塗布して作製された液晶塗布膜41に含まれる架橋性液晶分子には所定の配向性が付与される。液晶分子に対する配向性の付与は、液晶塗布膜41を加熱して、内部の液晶分子が液晶相となる温度(液晶相温度)以上、等方相(液体相)となる等方相転移温度未満になるよう温度制御することで行われる。このとき液晶塗布膜41の加熱手段は特に限定されず、伝熱または輻射による加熱を適宜組み合わせて加熱するとよい。なお、架橋性液晶分子を配向させる方法は、上記方法による他、液晶塗布膜41を一旦等方相温度まで加熱した後の冷却過程で自発的に液晶分子に配向を誘起させる方法や、液晶塗布膜41に対して所定方向から電場や磁場を負荷する方法によっても実現可能である。
位相差層4を塗工形成した位相差制御部材1には、必要に応じて位相差層4上に、セルギャップを規定するとともに位相差制御部材1に負荷される押し込み荷重に耐える構造部材としての柱状体7や、液晶の配向方向を規制するための突起(図示せず)などをパターン設置することができる。
柱状体7を例にとって説明すると、柱状体7を構成するフォトレジストを位相差層4上にベタ塗工し、AM3を基準にして位置合わせをしたフォトマスクを介して露光、現像することにより、各画素に対応して所望の位置にのみ柱状体7を構成することができる。この際、フォトマスクと基材2の位置合わせには、着色層6や位相差層4を構成する際に使用したアライメントマークを流用することが一般的であるが、BM5を製版する際に、着色層6や位相差層4の製版用とは異なる、予め別に設けたアライメントマークを使用してもよい。
基材2に上記各層が積層された後、AM3を基準位置として基材2と切断装置とを位置合わせした状態で、有効表示領域10を包絡する所定のカットラインに沿って位相差制御部材1が切り出される。
かかる切断工程で用いられるAM3は、上述の製版工程で用いられたものを流用してもよく、または有効表示領域10ごとにその周縁に個別に設けられたものを用いてもよい。
切断工程を経て切り出された位相差制御部材1には、駆動液晶分子を配向させるための配向膜が被覆形成された上で、液晶駆動基板(図6を参照)と対向させた状態で貼り合わされる。位相差制御部材1と駆動液晶基板とは、それぞれに設けられたアライメントマーク同士を整合させて位置合わせした状態で貼り合わされる。
なお、本発明の位相差制御部材1を多面付け(図5を参照)で作製した場合、上記切断工程の前に液晶駆動基板との上記貼り合わせ工程を行い、しかる後に基材2を切断してもよい。
なお、駆動液晶分子の駆動モードがいわゆるIPSモードやTNモードなど、駆動電圧の無負荷時に駆動液晶分子を水平配向させる場合については、位相差制御部材1のうち駆動液晶分子が滴下される最上面(上記に例示の場合は位相差層4の表面)には上記正のAプレートや負のCプレートの製版時と同様の水平配向膜を塗工形成するとよい。
本発明の位相差制御部材1を組み込んだ液晶表示装置について説明する。
図6は液晶表示装置51の断面模式図、図7はその分解斜視図である。液晶表示装置51としてはいわゆるIPSモードを例示するが、このほかMVAモードやOCBモードなどの他のモードであってもよい。
一方、液晶駆動回路38およびこれにより印加電圧が制御される液晶駆動電極39(図7では図示省略)がインセル側に設けられた液晶駆動基板31が、観察者から遠いバックライト(図示せず)側に配置されている。液晶駆動電極39は、基材32上であってBM5で遮蔽される位置に、BM5の区画する画素ごとにパターン形成されている。
AM33のうち、アライナーの受光部側からみた吸光性・光反射性の性状はAM3と共通とすることが好ましい。すなわち位相差制御部材1のAM3が吸光性の場合、AM33も吸光性に作製し、液晶表示装置51を挟んでアライナーの受光部の反対側に配置された透過光源を用いて、AM3とAM33との一致/不一致を画像処理により判断することができる。また位相差制御部材1のAM3が光反射性の場合、AM33も光反射性に作製し、液晶表示装置51に対してアライナーの受光部と同一側に配置された反射光源を用いて、AM3とAM33との一致/不一致を画像処理により判断する。なお、透過光源を用いてAM3とAM33との位置合わせを行う前者の場合、AM3またはAM33の一方または両方を光反射性としてもよい。
適当な洗浄処理をほどこし、清浄としたガラス基板(コーニング社製:1737材)を基材として用意した。
ブラックマトリックス(BM)、および着色層を構成する着色材料には顔料分散型フォトレジストを用いた。着色層は、赤色(R),緑色(G),青色(B)の三色とした。顔料分散型フォトレジストは、着色材料として顔料を用い、分散液組成物(顔料、分散剤、および溶剤を含有する)にビーズを加え、分散機で3時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、クリアレジスト組成物(ポリマー、モノマー、添加剤、光重合開始剤および溶剤を含有する)とを混合したものである。その組成を下記に示す。尚、分散機としては、市販のペイントシェーカー(浅田鉄工社製)を用いた。
・黒顔料(大日精化工業(株)製:TMブラック#9550) ・・14.0重量部
・分散剤(ビックケミー(株)製:Disperbyk111) ・・・1.2重量部
・ポリマー(昭和高分子(株)製:VR60) ・・・2.8重量部
・モノマー(サートマー(株)製:SR399) ・・・3.5重量部
・添加剤(綜研化学(株)製:L−20) ・・・0.7重量部
・開始剤(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1) ・・・1.6重量部
・開始剤(4,4'−ジエチルアミノベンゾフェノン) ・・・0.3重量部
・開始剤(2,4−ジエチルチオキサントン) ・・・0.1重量部
・溶剤(エチレングリコールモノブチルエーテル) ・・75.8重量部
・赤顔料(C.I.PR254(チバスペシャリティケミカルズ社製:クロモフタールDPP Red BP)) ・・・3.5重量部
・黄顔料(C.I.PY139(BASF社製:パリオトールイエローD1819))
・・・0.6重量部
・分散剤(ゼネカ(株)製:ソルスパース24000) ・・・3.0重量部
・モノマー(サートマー(株)製:SR399) ・・・4.0重量部
・ポリマー1 ・・・5.0重量部
・開始剤(チバガイギー社製:イルガキュア907) ・・・1.4重量部
・開始剤(2,2'−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4',5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール) ・・・0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) ・・80.0重量部
・緑顔料(C.I.PG7(大日精化工業(株)製:セイカファストグリーン5316P)) ・・・3.7重量部
・黄顔料(C.I.PY139(BASF社製:パリオトールイエローD1819))
・・・2.3重量部
・分散剤(ゼネカ(株)製:ソルスパース24000) ・・・3.0重量部
・モノマー(サートマー(株)製:SR399) ・・・4.0重量部
・ポリマー1 ・・・5.0重量部
・開始剤(チバガイギー社製:イルガキュア907) ・・・1.4重量部
・開始剤(2,2'−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4',5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール) ・・・0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) ・・80.0重量部
・青顔料(C.I.PB15:6(BASF社製:ヘリオゲンブルーL6700F))
・・・4.6重量部
・紫顔料(C.I.PV23(クラリアント社製:フォスタパームRL−NF))
・・・1.4重量部
・顔料誘導体(ゼネカ(株)製:ソルスパース12000) ・・・0.6重量部
・分散剤(ゼネカ(株)製:ソルスパース24000) ・・・2.4重量部
・モノマー(サートマー(株)製:SR399) ・・・4.0重量部
・ポリマー1 ・・・5.0重量部
・開始剤(チバガイギー社製:イルガキュア907) ・・・1.4重量部
・開始剤(2,2'−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4',5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール) ・・・0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) ・・80.0重量部
調製した上記ブラックマトリックス用フォトレジストを、上記基材にダイコート法を用いて塗工した。
赤色(R)の顔料分散型フォトレジストを、BMを形成した上記基材に対し、同様にダイコート法で塗布し、80℃、5分間の条件でプリベークした後、所定の色パターン用フォトマスクを用いて、アライメント露光(300mJ/cm2)し、0.1%KOH水溶液を用いたスプレー現像を60秒行った後、200℃、60分間ポストベークすることで、BMの配置パターンに対して所定の位置に画素中心部の膜厚が2.0μmの赤色(R)画素パターンを形成した。
[インキの調整]
下記化合物(a)〜(d)に示す重合性液晶分子、光重合開始剤、シランカップリング剤、溶媒を混合して下記組成の液晶材料を調整した。
・化合物(a) ・・・8.3 重量部
・化合物(b) ・・・4.7 重量部
・化合物(c) ・・・5.4 重量部
・化合物(d) ・・・5.4 重量部
・光重合開始材(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:イルガキュア907)
・・・1.3 重量部
・シランカップリング剤(アミン基含有シランカップリング剤(GE東芝シリコーン社製:TSL−8331)) ・・・0.05重量部
・溶媒(クロロベンゼン) ・・・75.0 重量部
次に上記で構成した下地カラーフィルタ上に、調整した液晶性インキを市販のダイコータにて塗布した。この際、予め基材に配置したAMが、ダイコートの塗工面の端面よりも外側に露出するよう塗工を行った。
液晶塗布膜の形成された基板を、ホットプレート上にて100℃、5分間加熱して、溶媒を除去するとともに液晶塗布膜中に含まれる液晶分子を液晶相に転移させた。この液晶相への転移の確認は、液晶塗布膜が白濁状態から透明状態となったことを目視にて確認することで行われた。これにより、液晶分子にはホメオトロピック配向性が付与された。
次に、窒素雰囲気下で、透明状態の液晶塗布膜に、18.0kWの超高圧水銀ランプを光源とする市販の紫外線照射装置により、500mJ/cm2の露光量となるよう紫外線(365nm)を照射して、液晶塗布膜中の液晶分子を架橋重合反応させて液晶分子をこれに配向性を付与した状態で固定し、液晶塗布膜を正のCプレートの機能を有する位相差層とした。
位相差層を形成した基材は、さらに、ホットプレート上にて200℃、30分間加熱する処理(重合後加熱処理)を施された。
構成した位相差制御部材のAMを、偏光顕微鏡のクロスニコル下で観察したところ、位相差制御部材の方位角度によらず均一な暗視野が実現されており、散乱光によるAMの輪郭のぼやけは認められなかった。
実施例1で得られた位相差制御部材について、位相差層の表面上に、次のように柱状体を配設する処理を後処理として施した。
まず、柱状体を構成する柱状体形成用樹脂組成物として紫外線硬化型透明ネガ型レジスト(JSR社製、NN700)を用い、この柱状体形成用樹脂組成物を位相差層上にダイコート法により位相差層全面に塗布、減圧乾燥を行い、さらにホットプレートを用いて100℃3分の条件で加熱して溶剤を除去して、塗布膜を形成した。
配置された柱状体について、その配置状態を顕微鏡で確認したところ、柱状体形成予定位置に柱状体が正しく配置されていることが確認された。
位相差層の内側にアライメントマークを設置したほか、実施例1と同様にして、基材上にBM、着色層および位相差層を形成したもの(比較用部材1)を作成した。
位相差層の内側にアライメントマークを設置したほか、実施例2と同様にして、基材上にBM、着色層、位相差層を形成したもの(比較用部材2)を作成した。
2,32 基材
3,33 アライメントマーク(AM)
4 位相差層
5 ブラックマトリクス(BM)
6 着色層
7 柱状体
8 シール
9 ダイヘッド
10 有効表示領域
15 開口
22 駆動液晶層
31 液晶駆動基板
41 液晶塗布膜
51 液晶表示装置
91a,91b リップ
92 吐出口
93 シム
97 非吐出領域
99 歯
Claims (2)
- 位相差層を備える位相差制御部材の製造方法であって、
光透過性の基材の上面に前記位相差層の形成領域の外側に配置されるアライメントマークを含む複数のアライメントマークを形成する工程と;
基材の前記上面に対し、架橋性液晶分子を含有する液晶性インキを、塗工幅方向のいずれかの位置であって、前記位相差層の形成領域の外側に配置されたアライメントマークを少なくとも1つを含む領域を避けてダイコート法により所定の塗工幅で塗布する工程と;
前記塗布された液晶性インキを加熱して架橋性液晶分子を配向させる工程と;
前記配向した架橋性液晶分子を重合固定させて位相差層を得る工程と;
を含む位相差制御部材の製造方法。 - 前記ダイコート法により所定の塗工幅で塗布する工程において、
前記液晶性インキを、対向する半割のリップ同士の間に形成されたスリット状の吐出口を通じて、前記基材上に薄膜状に塗布可能であり、櫛歯状のシムが前記吐出口に介装されることにより、前記液晶性インキの吐出されない複数の非吐出領域が、前記吐出口に形成されたダイコータを用いることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
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