JP2009069415A - 光学素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板に液晶分子を含む液晶インクを塗布し、基板上で液晶分子を配向させるステップ、液晶インクを塗布された基板の裏面に気体を吹き付けて基板を浮上させ、基板を搬送するステップ、及び搬送された基板上の液晶分子を固定するステップを含む。
【選択図】なし
Description
本発明の第1の実施の形態に係る光学素子は、図1に示すように、光透過性の基板2、基板2上に配置された配向膜3、及び配向膜3上に配置された複屈折層4を備える。基板2は単層であっても、多層膜であってもよい。基板2は光学的に等方性であることが好ましい。ただし基板2に光学的に異方性の領域や、遮光性の領域を局所的に設けてもよい。
(a) まず、ネマチック液晶相を形成可能な上記化学式(XI)で示された22重量部の重合性液晶分子、1.3重量部の光重合開始剤(チバガイギー社製、Irg907)、及び75重量部のクロロベンゼンを混合し、液晶インクを作成した。次に洗浄処理をしたガラス基板(コーニング社製、7059ガラス)の表面に、ポリイミド含有液(JSR社製、AL-1254)をフレキソ印刷を用いて塗工し、200℃で1時間焼成した後、ラビング処理を施して配向膜を形成した。その後、配向膜上に液晶インクをスピンコートし、塗布膜を形成した。
基板の裏面に接触するシリコンゴム製の搬送ローラで基板を搬送した他は、実施例と同様の方法で比較例に係る光学素子を製造した。次に、比較例に係る光学素子をクロスニコルに配置された2枚の偏光板の間に配置した。この時、実施例と同様に光学素子を回転させても、2枚の偏光板を通過した光の光量の面内分布は不均一であり、ムラがあった。また複屈折層の光軸と偏光板の光軸を一致させても、光は均一に遮蔽されず、光漏れが観察された。よって、基板の裏面と搬送ローラとの接触によって静電気が生じ、複屈折層における液晶分の配向が乱されたことが示された。
第1の実施の形態の第1の変形例に係る光学素子の製造方法においては、図7に示すように、塗布膜104が形成された基板2の外周の側面112のみを搬送ローラ250等の固体で保持して、基板2を傾斜した状態で硬化装置に搬送する。側面112に固体が接触しても、裏面102に固体が接触しなければ、塗布膜104中の液晶分子の配向は乱されない。また基板2が撓む場合は、図8に示すように、エアシャワー装置50で基板2の裏面102に空気を吹き付けながら、搬送ローラ250等の固体で基板2を搬送してもよい。
第1の実施の形態の第1の変形例に係る光学素子の製造方法においては、図9に示すように、塗布膜104が形成された基板2の裏面102の外周のみを搬送ハンド350A, 350B等の固体で保持して、硬化装置に搬送する。裏面102の外周に固体が接触しても、裏面102の中心付近に固体が接触しなければ、塗布膜104中の液晶分子の配向は外周近傍以外では乱されない。また基板2が撓む場合は、図10に示すように、エアシャワー装置50で基板2の裏面102に空気を吹き付けながら、搬送ハンド350A, 350B等の固体で基板2を搬送してもよい。
第1の実施の形態においては、複屈折層4が「+Aプレート(正のAプレート)」として機能する例を示した。これに対し図11に示す第2の実施の形態に係る光学素子においては、複屈折層24において屈折率がnx=ny>nzの関係を満たし、複屈折層24が「-Cプレート(負のCプレート)」として機能する。
第1の実施の形態においては、複屈折層4が「+Aプレート(正のAプレート)」として機能する例を示した。これに対し第3の実施の形態に係る光学素子においては、複屈折層において液晶分子の長軸方向が基板表面に対して垂直となるよう、液晶分子がホメオトロピック配向している。そのため複屈折層において屈折率がnx=ny<nzの関係を満たし、複屈折層が「+Cプレート(正のCプレート)」として機能する。第3の実施の形態に係る光学素子の図面は図11と同様であるので、省略する。
複屈折層の膜厚をdとすると、複屈折層のリタデーションRは下記(2)式で与えられる。
複屈折層における液晶分子の種類、液晶分子の配向の程度、及び複屈折層の膜厚d等を適宜選択することにより、リタデーションを制御可能である。液晶分子が均一にホメオトロピック配向すると、厚み方向のリタデーションは小さくなる。厚み方向のリタデーションは好ましくは1nm以下であり、より好ましくは0.1nm以下であり、理想的には0nmである。
第4の実施の形態に係る光学素子は、図12に示すように、基板2上に配置されたブラックマトリクス8を備える。ブラックマトリクス8は、例えば金属クロム、タングステン、又は黒色樹脂等の遮光性又は光吸収性の材料からなる。さらに基板2上には、ブラックマトリクス8で区分けされた赤色層9、緑色層10、及び青色層11が配置されている。赤色層9、緑色層10、及び青色層11は、ストライプ状に配置されていてもよいし、モザイク状あるいはトライアングル状に配置されていてもよい。赤色層9、緑色層10、及び青色層11上には複屈折層44が配置される。複屈折層44は、第1乃至第3の実施の形態で説明した複屈折層と同様である。
(a) 14.0重量部の黒顔料(大日精化工業株式会社製、TMブラック#9550)及び1.2重量部の分散剤(ビックケミー株式会社製、Disperbyk111)と、溶剤(エチレングリコールモノブチルエーテル)とを、ビーズを利用して分散機(浅田鉄工社製、ペイントシェーカー)で3時間分散させた。その後、ビーズを除去し、分散液に2.8重量部のポリマー(昭和高分子株式会社製、VR60)、3.5重量部のモノマー(サートマー株式会社製、SR399)、0.7重量部の添加剤(綜研化学株式会社製、L-20)、1.6重量部の開始剤(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)、0.3重量部の開始剤(4,4'-ジエチルアミノベンゾフェノン)、0.1重量部の開始剤(2,4-ジエチルチオキサントン)、及び溶剤(エチレングリコールモノブチルエーテル)を添加し、ブラックマトリクス用のフォトレジストを調整した。なお溶剤の最終濃度は75.8重量部である。
図12に示した光学素子と比較して、図15に示す光学素子は、複屈折層44上に配置された保護層12、及び保護層12上に選択的に配置されたスペーサ13をさらに備える。保護層12は、多官能アクリレートを含有するアクリル系、アミド系又はエステル系ポリマー、あるいは多官能エポキシを含有するアクリル系、アミド系又はエステル系ポリマー等の透明樹脂組成物の硬化物からなる。スペーサ13は、多官能アクリレートを含有するアクリル系及びアミド系又はエステル系ポリマー等の材料の光硬化物からなる。
第6の実施の形態に係るIPS(In-Place-Switching)方式の液晶表示装置は、図16に示すように、直線偏光板42、直線偏光板42上に配置された透明基板41、透明基板41上に配置された駆動用電極34及び駆動用回路43を備える。また液晶装置は、例えば正のAプレートとして機能する複屈折層4、複屈折層4上に配置された着色層7、着色層7上に配置された基板2、基板2上に配置され、例えば正のCプレートとして機能する位相差フィルム30、及び位相差フィルム30上に配置された直線偏光板33を備える。なお、位相差フィルム30は複数枚配置されていてもよい。
第7の実施の形態に係るVA(Vertical Alignment)方式の液晶表示装置は、図17に示すように、偏光板72、偏光板72上に配置された透明基板71、駆動用電極層74、及び駆動用電極層74上に配置された配向膜81を備える。また液晶表示装置は、配向膜80、配向膜80上に配置された複屈折層4、複屈折層4上に配置された着色層7、着色層7上に配置された導電膜500、導電膜500上に配置された基板2、基板2上に配置された位相差フィルム30、及び位相差フィルム30上に配置された偏光板63を備える。
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば実施の形態においては、正のCプレート、正のAプレート、又は負のCプレートとして機能する単一の複屈折層が基板上に配置された場合を示した。しかし基板上には、複数の複屈折層を形成してもよい。例えば基板上に正のCプレートとして機能する複屈折層と、正のAプレートとして機能する複屈折層の両方を形成してもよい。あるいは正のCプレートとして機能する複屈折層、正のAプレートとして機能する複屈折層、及び負のCプレートとして機能する複屈折層の3層を基板上に形成してもよい。また複屈折層は、負のAプレートとして機能してもよいし、ハイブリッド配向した液晶分子を備えていてもよい。
2…基板
3…導電膜
80, 81, 500…配向膜
4, 24, 44…複屈折層
7…着色層
8…ブラックマトリクス
9…赤色層
10…緑色層
11…青色層
12…保護層
13…スペーサ
28, 58…駆動液晶層
30…位相差フィルム
33, 42…直線偏光板
34…駆動用電極
41, 71…透明基板
43…駆動用回路
50…エアシャワー装置
63, 72…偏光板
74…駆動用電極層
90…液晶分子
102…裏面
104…塗布膜
112…側面
150A, 150B, 150C…ゴムローラ
250…搬送ローラ
350A, 350B, 350C…搬送ハンド
Claims (7)
- 基板に液晶分子を含む液晶インクを塗布し、前記基板上で前記液晶分子を配向させるステップと、
前記液晶インクを塗布された前記基板の裏面に気体を吹き付けて前記基板を浮上させ、前記基板を搬送するステップと、
搬送された前記基板上の前記液晶分子を固定するステップ
とを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。 - 基板に液晶分子を含む液晶インクを塗布し、前記基板上で前記液晶分子を配向させるステップと、
前記液晶インクを塗布された前記基板の外周のみを固体で保持して前記基板を搬送するステップと、
搬送された前記基板上の前記液晶分子を固定するステップ
とを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記基板の裏面に気体を吹き付けるステップを更に含むことを特徴とする請求項2に記載の光学素子の製造方法。
- 前記気体が空気又は窒素であることを特徴とする請求項1又は3に記載の光学素子の製造方法。
- 前記気体の温度が前記基板の周囲の温度と同じであることを特徴とする請求項1、3、4のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。
- 前記気体を除電するステップを更に含むことを特徴とする請求項1、3、4、5のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。
- 前記固定するステップは、前記液晶分子を重合するステップを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。
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