專利名稱：光學(xué)元件的制造方法及其制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在基材上層疊有功能性層的光學(xué)元件的制造方法以及制造裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置(LCD)由于具有薄型化和輕量化容易、可以降低消耗電力，難以產(chǎn)生閃爍等優(yōu)點(diǎn)，被用于電視或醫(yī)療器械等各種領(lǐng)域，但是另一方面，不僅存在令使用者困擾的因觀看液晶顯示畫面的角度不同而產(chǎn)生漏光或影調(diào)逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象、視角狹窄的問題，還存在液晶顯示畫面上產(chǎn)生顏色不均勻或?qū)Ρ榷冉档偷葐栴}。
為了解決這些問題，提出了設(shè)置有控制從液晶盒射出的光或入射到液晶盒的光的狀態(tài)的光學(xué)元件的液晶顯示裝置。
此時(shí)，作為光學(xué)元件，除了對三乙酰纖維素(TAC)膜進(jìn)行單軸拉伸或雙軸拉伸處理得到的膜材之外，還提出了使用使液晶分子取向于特定方向而固定的層的光學(xué)元件。
專利文獻(xiàn)1中，提出了含有分子鏈取向于膜面的法線方向、固有折射率為正的向列液晶聚合物構(gòu)成的視覺補(bǔ)償膜。專利文獻(xiàn)1中，公開了該視覺補(bǔ)償膜是通過利用烷基硅酮類或氟代烷基硅酮類表面處理劑在玻璃基板等的表面上形成垂直取向膜，利用該垂直取向膜制造盒，將液晶分子封入該盒中，使液晶分子發(fā)生光聚合而得到的。
專利文獻(xiàn)2中，提出了通過將聚合性液晶化合物涂布在形成于基板上的垂直取向膜上來制造液晶化合物垂直取向(ホメオトロピツク配向)的液晶層的方法。該方法中，使用長鏈烷基型樹枝狀高分子衍生物作為垂直取向膜的形成劑。此外，專利文獻(xiàn)2中，公開了根據(jù)該方法可以得到具有垂直取向的液晶層的膜材，該膜材可以用作延遲膜等光學(xué)膜。
專利文獻(xiàn)3中，提出了制造垂直取向液晶膜的方法，該方法如下在未設(shè)置垂直取向膜的基板上，涂布側(cè)鏈型液晶聚合物，進(jìn)一步在該液晶狀態(tài)下使該液晶聚合物垂直取向后，在維持該取向狀態(tài)的狀態(tài)下進(jìn)行固定，所述側(cè)鏈型液晶聚合物含有包含液晶性片段側(cè)鏈的單體單元和包含非液晶性片段側(cè)鏈的單體單元。
專利文獻(xiàn)4中，提出了制造垂直取向液晶膜的方法，該方法如下在未設(shè)置垂直取向膜的基板上，從基板一側(cè)形成粘合劑層，接著形成固定層(アンカ-コ-ト)，將側(cè)鏈型液晶聚合物涂布于固定層進(jìn)行垂直取向后，在維持垂直取向狀態(tài)的狀態(tài)下進(jìn)行固定。該方法中，作為側(cè)鏈型液晶聚合物，使用能夠在未設(shè)置垂直取向膜的基板上形成垂直取向液晶層的側(cè)鏈型液晶聚合物。
特開平5-142531號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2002-174724號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]特開2002-174725號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)4]特開2003-121852號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，專利文獻(xiàn)1的視角補(bǔ)償膜是經(jīng)過用2塊具有取向膜的基板制造盒，將液晶分子封入該空盒內(nèi)，使液晶分子垂直取向，維持該狀態(tài)的同時(shí)使液晶分子之間發(fā)生光聚合這一系列工序后得到的。如此，由于專利文獻(xiàn)1的視角補(bǔ)償膜是經(jīng)過多個(gè)工序才得到的，存在生產(chǎn)成本顯著增大的問題。而且，由于視角補(bǔ)償膜是膜材，所以用于液晶顯示裝置時(shí)必須用粘合劑來進(jìn)行固定，為了提高液晶顯示裝置的液晶畫面的對比度，必須選擇特別的粘合劑作為該粘合劑。
專利文獻(xiàn)2的方法中，在基板上設(shè)置垂直取向膜來得到垂直取向液晶層時(shí)，必須使用長鏈烷基型樹枝狀高分子衍生物這一特殊的材料。因此，通過該方法來獲得垂直取向液晶層時(shí)，存在生產(chǎn)成本顯著增大的問題。
通過專利文獻(xiàn)3所述的方法得到的垂直取向液晶膜由側(cè)鏈型液晶聚合物構(gòu)成，由于即使在垂直取向的狀態(tài)下進(jìn)行固定，伴隨著升溫，流動(dòng)性增大，雙折射特性容易受熱的影響，所以能夠維持所期望的雙折射特性的溫度范圍較小，并且固定了液晶聚合物的部分液晶聚合物的取向性容易變得不均勻。從而，由該方法得到的垂直取向液晶膜難以用于要求高耐熱性的液晶顯示裝置，能夠使用該液晶膜的液晶顯示裝置是有限的。此外，該方法具有與上述專利文獻(xiàn)1所述的方法相同的問題。
此外，將由該方法得到的垂直取向液晶膜用于液晶顯示裝置時(shí)，由于必須不將該膜置于高溫環(huán)境下，難以將其配置于液晶顯示裝置的內(nèi)部。因此，通過專利文獻(xiàn)3的方法得到的垂直取向液晶膜還存在液晶盒中能夠配置該膜的位置受限的問題。
由于通過專利文獻(xiàn)4所述的方法得到的垂直取向液晶膜由側(cè)鏈型液晶聚合物構(gòu)成，所以該方法具有與上述專利文獻(xiàn)3所述的方法相同的問題。此外，該方法還具有與上述專利文獻(xiàn)1所述的方法相同的問題。
此外，當(dāng)在液晶顯示裝置中鋪設(shè)通過專利文獻(xiàn)1～4所述的方法得到的垂直取向液晶膜，以擴(kuò)大液晶畫面的視角時(shí)，在液晶顯示裝置中，必須使用作為其他材料(別體)的新的粘合材料等來張貼該膜。補(bǔ)加其他材料的必要性越大，則配置了多少使光產(chǎn)生漫反射的部件的可能性也增大，從而構(gòu)成液晶顯示畫面的液晶盒的霧度增大的可能性也增大。如此，對于液晶顯示裝置，液晶顯示畫面的顏色不均勻度增大或?qū)Ρ榷冉档偷目赡苄砸苍龃蟆?br> 進(jìn)一步地，液晶顯示裝置能夠顯示彩色時(shí)，在液晶盒中形成具有對應(yīng)于紅(R)、藍(lán)(B)、綠(G)等各種顏色的著色像素部的著色層，上述顏色不均勻的產(chǎn)生或?qū)Ρ榷鹊慕档偷扔袝r(shí)也是由于該著色層的霧度高而引起的，利用專利文獻(xiàn)1～4所述的方法在這種情況下不能降低液晶盒的霧度。
若將構(gòu)成液晶顯示裝置的液晶顯示畫面的光學(xué)元件的霧度控制到0.1或更低，則可以使液晶顯示裝置達(dá)到觀看液晶顯示畫面的一般觀看者幾乎意識(shí)不到液晶顯示畫面的對比度的降低或顏色不均勻的產(chǎn)生的程度。
為了以低成本提供能夠進(jìn)一步擴(kuò)大液晶顯示畫面的視角的光學(xué)元件，以及為了提供能夠制造液晶顯示畫面顏色不均勻的產(chǎn)生得到抑制、對比度提高了的液晶顯示裝置的霧度低的光學(xué)元件，本發(fā)明人進(jìn)行了精心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致光學(xué)元件霧度上升的原因，并也發(fā)現(xiàn)了光學(xué)元件的制造方法、制造裝置，所述光學(xué)元件能夠制造可以進(jìn)一步擴(kuò)大液晶顯示畫面的視角、并且抑制顏色不均勻的產(chǎn)生、提高對比度的液晶顯示裝置，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的目的是提供有效降低了霧度的光學(xué)元件的制造方法和制造裝置。
本發(fā)明提供了1.光學(xué)元件的制造方法，該方法是在具有透光性的基材的表面上層疊含有功能性物質(zhì)的功能性層，使透過功能性層的光的狀態(tài)隨功能性物質(zhì)而改變，其特征在于，該方法包括將含有功能性物質(zhì)的功能性層組成液涂布于基材的表面形成涂膜的涂布工序；和對表面形成了涂膜的基材進(jìn)行燒結(jié)以形成功能性層的燒結(jié)工序；在燒結(jié)工序中，以覆蓋功能性層的方式形成功能性層被覆層，并且，從功能性層被覆層的表層向著功能性層被覆層和功能性層的界面的方向形成使透過功能性層的光擴(kuò)散的光擴(kuò)散層，具有除去燒結(jié)工序所形成的功能性層被覆層中的至少光擴(kuò)散層的被覆層除去工序。
(2)上述(1)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述被覆層除去工序后，還具有對從包括功能性層和功能性層被覆層的層除去光擴(kuò)散層的部分進(jìn)行燒結(jié)的再燒結(jié)工序。
(3)上述(1)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中使功能性層暴露于表面來進(jìn)行所述被覆層除去工序。
(4)上述(2)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中使功能性層暴露于表面來進(jìn)行所述被覆層除去工序。
(5)上述(1)所述的光學(xué)元件的制造方法，所述燒結(jié)工序中，在功能性層被覆層中，在光擴(kuò)散層和功能性層之間，形成光擴(kuò)散性比光擴(kuò)散層小的中間層(介在 )，并且使中間層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
(6)上述(2)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述燒結(jié)工序中，在功能性層被覆層中，在光擴(kuò)散層和功能性層之間，形成光擴(kuò)散性比光擴(kuò)散層小的中間層，并且使中間層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
(7)光學(xué)元件的制造方法，其是在具有透光性的基材表面上層疊能夠使光雙折射的雙折射率層(複屈折率 )的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，該方法包括
將包含液晶和添加劑的雙折射率層組成液涂布于基材表面形成涂膜的涂布工序，其中所述液晶具有聚合性，所述添加劑包含賦予液晶分子取向性的取向劑；和對涂膜中所包含的液晶分子賦予取向性的取向工序；和在維持液晶分子的取向性的同時(shí)，使液晶分子之間進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)的交聯(lián)工序；和對形成有含有交聯(lián)聚合了的液晶的涂膜的基材進(jìn)行燒結(jié)以形成雙折射率層的燒結(jié)工序；在燒結(jié)工序中，以覆蓋雙折射率層的方式形成雙折射率層被覆層，并且，從雙折射率層被覆層的表層向著雙折射率層被覆層和雙折射率層的界面的方向形成使透過雙折射率層的光擴(kuò)散的光擴(kuò)散層，具有除去燒結(jié)工序中所形成的雙折射率層被覆層中的至少光擴(kuò)散層的工序。
(8)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中在所述被覆層除去工序后，還具有對從包括雙折射率層和雙折射率層被覆層的層除去光擴(kuò)散層的部分進(jìn)行燒結(jié)的再燒結(jié)工序。
(9)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，所述光學(xué)元件中，在具有透光性的基材和雙折射率層之間形成含有取向劑的取向膜，該取向劑賦予液晶分子取向性，在涂布工序之前，具有將取向膜組成液涂布于基材的表面形成取向膜的取向膜形成工序，其中所述取向膜組成液包含賦予液晶分子取向性的取向，涂布工序如下進(jìn)行將雙折射率層組成液涂布到取向膜上形成涂膜。
(10)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述取向劑使液晶分子垂直取向。
(11)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述交聯(lián)工序是在空氣氛圍中進(jìn)行的。
(12)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述交聯(lián)工序是在惰性氣體氛圍中進(jìn)行的。
(13)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，使雙折射率層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
(14)上述(8)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，使雙折射率層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
(15)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述燒結(jié)工序中，在雙折射率層被覆層中，在光擴(kuò)散層和雙折射率層之間，形成光擴(kuò)散性比光擴(kuò)散層小的中間層，并且使中間層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
(16)上述(8)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述燒結(jié)工序中，在雙折射率層被覆層中，在光擴(kuò)散層和雙折射率層之間，形成光擴(kuò)散性比光擴(kuò)散層小的中間層，并且使中間層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
(17)上述(1)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，通過利用能夠溶解光擴(kuò)散層的溶劑的旋涂來進(jìn)行被覆層除去工序。
(18)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，通過利用能夠溶解光擴(kuò)散層的溶劑的旋涂來進(jìn)行被覆層除去工序。
(19)上述(1)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，通過利用粘合劑溶液的旋涂來進(jìn)行被覆層除去工序，該粘合劑溶液是將構(gòu)成下述結(jié)構(gòu)體的粘合劑溶于溶劑而成的、并且能夠溶解光擴(kuò)散層，其中所述結(jié)構(gòu)體可以在除去光擴(kuò)散層而暴露的表面上形成積層。
(20)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，通過利用粘合劑溶液的旋涂來進(jìn)行被覆層除去工序，該粘合劑溶液是將構(gòu)成下述結(jié)構(gòu)體的粘合劑溶于溶劑而成的、并且能夠溶解光擴(kuò)散層，其中所述結(jié)構(gòu)體可以在除去光擴(kuò)散層而暴露的表面上形成積層。
(21)上述(1)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述被覆層除去工序是通過等離子體干法蝕刻來進(jìn)行的。
(22)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述被覆層除去工序是通過等離子體干法蝕刻來進(jìn)行的。
(23)上述(1)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述被覆層除去工序是通過用磨料拋光表層的拋光方法來進(jìn)行的。
(24)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述被覆層除去工序是通過用磨料拋光表層的拋光方法來進(jìn)行的。
(25)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述基材具有著色層。
(26)上述(7)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述基材具有雙折射特性與雙折射率層不同的異雙折射率層(異複屈折率 )。
(27)光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于該裝置具有涂膜形成設(shè)備(手段)，其包括載置具有透光性的基材的載置容器、可以將含有功能性物質(zhì)的功能性層組成液涂布于基材表面的涂布部、和使載置容器內(nèi)的氣體脫氣的脫氣結(jié)構(gòu)；功能性層形成設(shè)備，其具有對形成有涂膜的基材進(jìn)行燒結(jié)的燒結(jié)部，并且使形成在基材上的涂膜為功能性層和功能性層被覆層層疊的層結(jié)構(gòu)；表層除去設(shè)備，其包括在向著功能性層和功能性層被覆層的界面的方向上除去形成在基材上的層結(jié)構(gòu)的表層的除去部，和根據(jù)被除去的表層的量來停止除去部的運(yùn)轉(zhuǎn)的停止部。
(28)上述(27)所述的光學(xué)元件的制造裝置，其中，所述功能性層組成液含有液晶和添加劑，所述液晶具有通過紫外線的照射而發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)的聚合性，所述添加劑含有賦予液晶分子取向性的取向劑；所述功能性層形成設(shè)備結(jié)構(gòu)如下具有對涂膜中所含的液晶分子賦予取向性的取向賦予部，和對涂膜照射紫外線的光照部，并且使形成在基材上的涂膜為功能性層和功能性層被覆層層疊的層結(jié)構(gòu)。
(29)上述(28)所述的光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于，所述功能性層形成設(shè)備具有用空氣或惰性氣體填充涂膜的周圍的氣體填充部，并且光照部配置成能在涂膜的周圍被空氣或惰性氣體填充的狀態(tài)下照射紫外線。
(30)上述(27)所述的光學(xué)元件的制造裝置，其中，所述除去設(shè)備是旋涂設(shè)備，該旋涂設(shè)備包括支撐基板使其能夠旋轉(zhuǎn)的支撐部；根據(jù)從層結(jié)構(gòu)除去的表層的量滴加能夠溶解層結(jié)構(gòu)的表層的溶解液的滴加部；進(jìn)行控制、使基板旋轉(zhuǎn)從而使溶解液能夠在基板面上擴(kuò)散的旋轉(zhuǎn)控制部；和，使表層干燥的干燥部。
(31)上述(28)所述的光學(xué)元件的制造裝置，其中，所述除去設(shè)備是旋涂設(shè)備，該旋涂設(shè)備包括支撐基板使其能夠旋轉(zhuǎn)的支撐部；根據(jù)從層結(jié)構(gòu)除去的表層的量滴加能夠溶解層結(jié)構(gòu)的表層的溶解液的滴加部；進(jìn)行控制、使基板旋轉(zhuǎn)從而使溶解液能夠在基板面上擴(kuò)散的旋轉(zhuǎn)控制部；和，使表層干燥的干燥部。
(32)上述(27)所述的光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于，所述除去設(shè)備是等離子體干法蝕刻設(shè)備。
(33)上述(28)所述的光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于，所述除去設(shè)備是等離子體干法蝕刻設(shè)備。
(34)上述(27)所述的光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于，所述除去設(shè)備是能夠拋光層結(jié)構(gòu)的表層的拋光設(shè)備。
(35)上述(28)所述的光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于，所述除去設(shè)備是能夠拋光層結(jié)構(gòu)的表層的拋光設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法，由于可以有效除去光擴(kuò)散層，該光擴(kuò)散層是本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)致霧度增大的層，可以得到有效抑制了霧度的光學(xué)元件。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法，通過在除去光擴(kuò)散層的被覆層除去工序后，進(jìn)行再燒結(jié)工序，對于從至少含有功能性層和功能性層被覆層的層除去光擴(kuò)散層的部分，可以提高該部分的硬度或耐溶劑性、功能性層與基材的密合性等物性，所述再燒結(jié)工序是對從含有功能性層和功能性層被覆膜的層除去光擴(kuò)散層的部分再次燒結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法，可以得到具有在使液晶分子垂直取向的狀態(tài)下進(jìn)行固定而形成的層，并且霧度小于或等于0.1的透明度提高了的光學(xué)元件。
此外，通過本發(fā)明的制造方法得到的光學(xué)元件由于是在液晶垂直取向的狀態(tài)下固定液晶，因此可以用作控制相位差的元件、光學(xué)補(bǔ)償元件等用于控制光偏振狀態(tài)的元件。如上所述由于可以抑制光的散射，成為了具有更精確地控制相位差的功能的元件。于是，通過該制造方法可以高效地制造霧度小于或等于0.1的光學(xué)元件，所以通過利用這種光學(xué)元件，可以更精密地制造能夠減少漏光的液晶顯示裝置，可以制造視角進(jìn)一步擴(kuò)大、并且對比度進(jìn)一步提高、進(jìn)而液晶顯示畫面的顏色不均勻得到抑制的液晶顯示裝置。
此外，通過本發(fā)明的制造方法得到的光學(xué)元件，由于可以使液晶分子之間具有交聯(lián)聚合的結(jié)構(gòu)，因此雙折射特性不易受熱影響。
此外，根據(jù)本發(fā)明光學(xué)元件的制造方法，可以得到以覆蓋雙折射層表面的方式形成各向同性層的光學(xué)元件，這也使雙折射特性難以受熱影響。從而也可以用于在諸如車內(nèi)等比較容易成為高溫的環(huán)境下所使用的光學(xué)儀器。進(jìn)一步地，由于耐熱性較高，也可以設(shè)置在配置于光學(xué)儀器中的液晶面板中。
進(jìn)一步地，通過本發(fā)明的制造方法得到的光學(xué)元件，通過以構(gòu)成液晶面板的材料作為基材，在其上形成雙折射率層，可以一體層疊形成。設(shè)計(jì)光學(xué)儀器可以不用另外設(shè)置用于控制相位差的膜材等部件(相位差控制部件)。另外設(shè)置相位差控制部件時(shí)，必須使用粘合劑等將其固定。利用通過本發(fā)明的制造方法得到的光學(xué)元件時(shí)，可以不需要這種粘合劑，從而可以降低粘合劑導(dǎo)致光散射的可能性。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法得到的光學(xué)元件，通過設(shè)置著色層，將其用于液晶顯示裝置時(shí)，不必設(shè)置具有著色層的部件之外的相位差控制部件，從而可以使液晶顯示裝置變薄。
導(dǎo)致霧度增大的物質(zhì)集中于表層附近而形成層狀，成為光擴(kuò)散層，本發(fā)明光學(xué)元件的制造方法由于除去了該光擴(kuò)散層，因此能可靠地降低霧度。
本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法中，可以通過采用粘合劑溶液的旋涂來除去光擴(kuò)散層，所述粘合劑溶液是將構(gòu)成下述結(jié)構(gòu)體的粘合劑溶于溶劑中而成的、并且可以溶解光擴(kuò)散層，所述結(jié)構(gòu)體可以在除去光擴(kuò)散層而暴露的表面上形成積層。因此，根據(jù)該光學(xué)元件的制造方法，預(yù)先進(jìn)行對光學(xué)元件層疊結(jié)構(gòu)體等對光學(xué)元件進(jìn)行加工的工序，實(shí)施該加工工序中所使用的溶液是溶解光擴(kuò)散層的溶液時(shí)，通過使用該溶液來進(jìn)行旋涂，可以除去光擴(kuò)散層。
具體地，例如，預(yù)先進(jìn)行在除去光擴(kuò)散層而暴露的表面上，用預(yù)定的圖案層疊形成隔離片(spacer)作為結(jié)構(gòu)體的工序，當(dāng)將構(gòu)成該隔離片的粘合劑溶解于溶劑來得到粘合劑溶液，該粘合劑溶液溶解光擴(kuò)散層時(shí)，只要使用該粘合劑溶液來進(jìn)行旋涂，就可以除去光擴(kuò)散層。
因而，根據(jù)該制造方法，不僅不必另外制備溶劑來進(jìn)行旋涂，也沒有必要洗滌溶劑，可以簡化加工光學(xué)元件的工序。
通過本發(fā)明光學(xué)元件的制造裝置，可以實(shí)施本發(fā)明光學(xué)元件的制造方法，所以能夠得到霧度降低的光學(xué)元件。


是說明通過本發(fā)明的制造方法來制造的光學(xué)元件的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。
(a)是說明基材的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。(b)是說明具有功能性層的基材的實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。
是說明通過本發(fā)明的制造方法來制造的光學(xué)元件的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。
是說明通過本發(fā)明的制造方法來制造的光學(xué)元件的制造過程狀態(tài)的示意圖。
(a)是說明在通過本發(fā)明的制造方法來制造光學(xué)元件的實(shí)施例中的光學(xué)元件的制造過程的狀態(tài)的示意圖。(b)是說明本發(fā)明的制造方法中的一個(gè)實(shí)施例的的燒結(jié)工序時(shí)的狀態(tài)的示意圖。(c)是說明本發(fā)明的制造方法中的其他實(shí)施例中的燒結(jié)工序時(shí)的狀態(tài)的示意圖。
是說明通過本發(fā)明的制造方法來制造的光學(xué)元件的其他實(shí)施例的示意圖。
是說明進(jìn)一步層疊有異雙折射率層的光學(xué)元件的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。
(a)是說明具有著色層的光學(xué)元件的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。(b)是說明說明具有著色層的光學(xué)元件的其他的實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。(c)是說明說明具有著色層的光學(xué)元件的截面結(jié)構(gòu)的其他實(shí)施例的示意圖。
符號(hào)說明1光學(xué)元件2基材2a基板3、4功能性層5液晶6雙折射率層7著色層8著色像素部9遮光部
11添加劑12垂直取向膜13異雙折射率層15光擴(kuò)散層16中間層17各向同性層18功能性層被覆層20鍵具體實(shí)施方式
本發(fā)明中制造的光學(xué)元件1是在具有透光性的基材2表面上，層疊包含具有改變光狀態(tài)功能的功能性物質(zhì)的功能性層3而構(gòu)成的(圖1)。
基材2由具有透光性的基板2a構(gòu)成，可以由單層基板構(gòu)成，也可以多層重疊多種基板2a而構(gòu)成。此外，基材2中，可以在基板2a的兩面形成具有與功能性層3的上述功能不同的功能的功能性層4，也可以在基板2的一面上形成功能性層4，基材2具有多個(gè)基板2a時(shí)，也可以在多個(gè)基板2a之間形成功能性層4(圖2(a)、(b))。
作為基板2a，雖然優(yōu)選使用光學(xué)上各向同性的基板，但是也可以設(shè)置部分遮光性區(qū)域等。此外，可以適當(dāng)?shù)剡x擇基板2a的光透過率。
作為基板2a，除玻璃基板之外，可以適當(dāng)?shù)剡x擇由各種材質(zhì)形成的板狀體。具體地，基板2a可以是由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、三乙酰基纖維素等形成的塑料基板，此外，也可以使用聚醚砜、聚砜、聚丙烯、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酮等的膜。而且，將光學(xué)元件用于液晶顯示器時(shí)，基板2a優(yōu)選為無堿玻璃。此外，作為基板所使用的膜，可以使用單軸拉伸或雙軸拉伸的膜材，也可以使用膜材內(nèi)部具有延遲(retardation)的三乙?；w維素(TAC)膜等。
對于功能性層3、4，具體地，可以舉出具有使光雙折射的功能的雙折射率層、使入射到功能性層的光中具有規(guī)定范圍的波長的可見光透過的著色層、使光反射的反射板、偏振板等。此外，功能性層3、4不僅可以分別設(shè)置于基材2的整個(gè)表面，也可以設(shè)置于基材2的部分表面。
而且，可以根據(jù)希望功能性層3或功能性層4怎樣改變通過該層的光的狀態(tài)的功能來分別適當(dāng)?shù)剡x擇功能性層3、4所含有的功能性物質(zhì)。
可以如下所示地制造該光學(xué)元件1。
制備含有構(gòu)成形成在光學(xué)元件1的基材2上的功能性層3的功能性物質(zhì)的功能性層組成液。將該功能性層組成液涂布于基材2(基板2a或功能性層4)表面形成涂膜，對表面形成有涂膜的基材進(jìn)行燒結(jié)。通過該燒結(jié)，基材2表面的涂膜成為功能性層3，在該功能性層3的表面上形成覆蓋功能性層的功能性層被覆層18。該功能性層被覆層中，從功能性層被覆層18的表面一側(cè)向著與功能性層3的界面方向，形成使通過功能性層3的光擴(kuò)散的光擴(kuò)散層15(圖3)。
然后，除去功能性層被覆層18中的至少光擴(kuò)散層15。即，在形成光擴(kuò)散層15的區(qū)域上，從功能性層被覆層的表層，向著與功能性層一側(cè)的界面方向，除去規(guī)定厚度的層。進(jìn)行該除去時(shí)，使用例如機(jī)械拋光方法、旋涂、等離子體干法蝕刻等方法。通過這些方法可以除去功能性層被覆層中的至少光擴(kuò)散層15，從而制造光學(xué)元件。
其次，在光學(xué)元件1中，構(gòu)成功能性層3的功能性物質(zhì)是液晶時(shí)，功能性層3是在使液晶分子垂直取向的狀態(tài)下進(jìn)行固定的雙折射率層，以形成覆蓋雙折射率層的雙折射率層被覆層作為功能性層被覆層的情況為例，下文進(jìn)行詳細(xì)的說明。另外，有時(shí)將該光學(xué)元件稱為第1
圖4是說明本發(fā)明第1實(shí)施方式的光學(xué)元件1a的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。
第1實(shí)施方式的光學(xué)元件1(1a)，其霧度小于或等于0.1，包括具有透光性的基材2和設(shè)置在基材2上的雙折射率層6構(gòu)成。
光學(xué)元件1的霧度是在光學(xué)元件1的厚度方向上測定的值。該霧度的值根據(jù)JIS K 7136測定。
如圖4所示，雙折射率層6形成分子形狀稍微細(xì)長的液晶5分子在垂直取向狀態(tài)下相互交聯(lián)的交聯(lián)高分子結(jié)構(gòu)。
另外，為了方便，圖4中省略了表示液晶5分子之間結(jié)合狀態(tài)的鍵的圖示。
雙折射率層6優(yōu)選液晶5分子的交聯(lián)度大于或等于約80，更優(yōu)選大于或等于約90。若液晶5分子的交聯(lián)度小于80，則有可能不能充分維持均一的取向性。
雙折射率層6中，對于作為交聯(lián)高分子結(jié)構(gòu)構(gòu)成單元的液晶5分子的傾斜角，雙折射率層6中離基材2近的位置的液晶(例如液晶5a)分子的傾斜角與相對于該液晶分子在雙折射率層6的厚度方向上(沿著箭頭L、M的方向)位置最遠(yuǎn)的的液晶(例如，液晶5b)分子的傾斜角大致相等。此時(shí)，雙折射率層6中液晶5分子各自的傾斜角沿該厚度方向大致均勻。進(jìn)一步地，雙折射率層6更優(yōu)選使雙折射率層6中的液晶5分子的傾斜角在厚度方向上分別相等。
對于雙折射率層6，由于構(gòu)成其的液晶5分子的折射率各向異性，對于入射到雙折射率層6的光(入射光)能夠產(chǎn)生延遲。延遲是對于入射光產(chǎn)生的常光與異常光的光程差，若將常光的折射率設(shè)為no，將異常光的折射率設(shè)為ne，則延遲的大小是雙折射Δn(no和ne的差)和d(雙折射率層6的膜厚)的積。
因此，對于雙折射率層6，通過適當(dāng)?shù)剡x擇液晶5分子的種類、液晶分子的取向程度、雙折射率層4的膜厚等，可以控制液晶5分子的取向特性，延遲的大小。
使雙折射率層6在其厚度方向的延遲的大小為小值，具體地，延遲的大小為1nm或1nm。
此外，雙折射率層6中，若使結(jié)晶分子的傾斜角在厚度方向上均一，則處于結(jié)晶分子均一地垂直取向的狀態(tài)，可以得到均質(zhì)的液晶層狀結(jié)構(gòu)。
為了得到液晶分子更均一地垂直取向的雙折射率層6，延遲的大小優(yōu)選小于或等于1nm，更優(yōu)選小于或等于0.1nm，理想地優(yōu)選為0。
對于雙折射率層6的膜厚，優(yōu)選在能夠使液晶5分子垂直取向的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡x擇，具體地，優(yōu)選在使厚度方向的延遲小于或等于1nm的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡x擇，更優(yōu)選在使延遲小于或等于0.1nm左右的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡x擇。
作為構(gòu)成雙折射率層6的液晶5分子，使用分子結(jié)構(gòu)中具有不飽和雙鍵，在液晶狀態(tài)下可以交聯(lián)的液晶分子(有時(shí)稱為聚合性液晶)。因此，作為聚合性液晶，使用分子末端具有不飽和雙鍵的聚合性液晶。
此外，作為液晶5分子，優(yōu)選其雙折射Δn為0.03～0.20左右，更優(yōu)選為0.05～0.15左右。作為該液晶分子，可以舉出下述式1～式11所示的化合物作為具體例子?？紤]到耐熱性，優(yōu)選能夠進(jìn)行立體交聯(lián)的液晶分子，使用分子的末端具有至少2個(gè)不飽和雙鍵的液晶分子。進(jìn)一步地，作為構(gòu)成雙折射率層6的液晶5分子，可以選擇下述化學(xué)式(化1)～(化11)所示的化合物的多種。
(化1) (化2) (化3) (化4) (化5) (化6)
(化7) (化8) (化9) (化10) (化11) (其中，X為4～6的整數(shù)。)本實(shí)施例中，將下述雙折射率層組成液涂布于基材2表面來制造涂膜，在使該涂膜中所含有的液晶分子處于垂直取向的狀態(tài)下，使該液晶5分子之間進(jìn)行交聯(lián)而形成雙折射率層6；所述雙折射率層組成液是混合上述液晶5分子、添加劑11和溶劑而成的，其中所述添加劑11含有使液晶分子垂直取向的取向劑等(有時(shí)稱為垂直取向劑)。另外，雙折射率層6可以通過使用各種印刷方法或光刻法在基材2上形成圖案而形成。
作為溶劑，只要是可以溶解液晶的溶劑，則不特別限定，可以使用甲苯等各種有機(jī)溶劑。但是，對于溶劑，涂布雙折射率層組成液時(shí)，優(yōu)選可以在基材面上以均一厚度涂布的溶劑。
作為雙折射率層組成液中所含有的垂直取向劑，具體地，可以舉出聚酰亞胺、表面活性劑或偶聯(lián)劑。
垂直取向劑為聚酰亞胺時(shí)，作為聚酰亞胺，具體地可以舉出日產(chǎn)化學(xué)公司制的SE-7511、SE-1211；或JSR公司制的JALS-2021-R2等。
另外，作為用作垂直取向劑的聚酰亞胺，雖然具有長鏈烷基的聚酰亞胺能夠在寬范圍內(nèi)選擇形成在光學(xué)元件上的雙折射率層6的膜厚，故優(yōu)選。
垂直取向劑為表面活性劑時(shí)，作為表面活性劑，只要是能夠使分子形狀為棒狀的聚合性液晶垂直取向的表面活性劑即可，但是由于形成雙折射率層時(shí)，必須將液晶加熱至液晶相轉(zhuǎn)變溫度，所以形成與雙折射率層一起被加熱的垂直取向膜的表面活性劑或偶聯(lián)劑，必須具有即使在該轉(zhuǎn)變溫度下也不分解的程度的耐熱性。此外，形成雙折射率層時(shí)，由于液晶溶解于有機(jī)溶劑中，形成與雙折射率層相接的垂直取向膜的表面活性劑或偶聯(lián)劑優(yōu)選與溶解液晶的有機(jī)溶劑親和性高。若為這樣的物質(zhì)，則表面活性劑不限定非離子類、陽離子類、陰離子類等種類，可以僅使用1種表面活性劑，也可以并用多種表面活性劑。與表面活性劑時(shí)的情況相同，對偶聯(lián)劑的種類也不限定，可以并用多種偶聯(lián)劑。
對于表面活性劑，為了在雙折射率層6的膜厚較厚的情況下也使聚合性液晶垂直取向，優(yōu)選表面活性劑為斥水性或斥油性強(qiáng)的表面活性劑。作為這種表面活性劑，可以舉出例如(a)具有烷基鏈或長鏈烷基側(cè)鏈的表面活性劑、(b)具有烷基鏈或長鏈烷基側(cè)鏈且烷基鏈的至少一部分或長鏈烷基側(cè)鏈的至少一部分被氟取代的表面活性劑、或(c)具有側(cè)鏈且側(cè)鏈含有氟原子的表面活性劑等。
作為斥水性或斥油性強(qiáng)的表面活性劑的具體例子，可以舉出(i)卵磷脂、(ii)十八烷基二甲基(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)氯化銨、(iii)十六烷基胺、(iv)アデカミン4DAC-85(旭電化工業(yè)公司制的表面活性劑的商品名)、(v)ドライポン600E(日華化學(xué)公司制的表面活性劑的商品名)、(vi)ドライポンZ-7(日華化學(xué)公司制的表面活性劑的商品名)和(vii)NKガ-ドNDN-7E(日華化學(xué)公司制的表面活性劑的商品名)等。
垂直取向劑是偶聯(lián)劑時(shí)，作為偶聯(lián)劑，具體可以舉出將正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、正十二烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷等硅烷化合物水解得到的硅烷偶聯(lián)劑。
作為使雙折射率層6的液晶分子更強(qiáng)地垂直取向的硅烷偶聯(lián)劑，可以舉出氟類硅烷偶聯(lián)劑。
具體地，可以舉出將全氟烷基硅烷、五氟烷基硅烷、五氟苯基三甲氧基硅烷、五氟苯基三乙氧基硅烷、五氟苯基丙基三甲氧基硅烷、五氟苯基丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、1H，1H，2H，2H-全氟癸基三甲氧基硅烷、1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H，1H，2H，2H-全氟?；?オシル)三甲氧基硅烷、1H，1H，2H，2H-全氟酰基(オシル)三乙氧基硅烷、3-(七氟異丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-(七氟異丙氧基)丙基三乙氧基硅烷等氟類硅烷化合物水解得到的氟類硅烷偶聯(lián)劑。
而且，根據(jù)需要，可以在雙折射率層組成液中添加光聚合引發(fā)劑、增敏劑。
作為光聚合引發(fā)劑，可以舉出例如芐基(或聯(lián)苯甲酰)、二苯乙醇酮異丁基醚、二苯乙醇酮異丙基醚、二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯甲酰-4’甲基二苯基硫化物、芐基甲基縮酮、二甲基氨基甲基苯甲酸酯、2-正丁氧基乙基-4-二甲基氨基苯甲酸酯、對二甲基氨基苯甲酸異戊基、3，3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、甲基苯甲酰甲酸酯(メチロベンゾイルフオ-メ-ト)、2-甲基-1-(4-甲基硫基)苯基)-2-嗎啉代丙烷-1-酮、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-丁烷-1-酮、1-(4-十二烷基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、2-氯噻噸酮、2，4-二乙基噻噸酮、2，4-二異丙基噻噸酮、2，4-二甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、1-氯-4-丙氧基噻噸酮等。
在雙折射率層組成液中配合光聚合引發(fā)劑時(shí)，光聚合引發(fā)劑的配合量為0.01～10重量％。而且，光聚合引發(fā)劑的配合量優(yōu)選為盡量不損害液晶分子取向的量，考慮到這一點(diǎn)，優(yōu)選為0.1～7重量％，更優(yōu)選為0.5～5重量％。
此外，在雙折射率層組成液中配合增敏劑時(shí)，增敏劑的配合量在不明顯損害液晶分子取向的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡x擇，具體地，在0.01～1重量％的范圍內(nèi)選擇。
此外，光聚合引發(fā)劑和增敏劑可以分別僅使用1種，也可以并用2種或2種以上。
本實(shí)施例中，光學(xué)元件1如下制造。
首先，將作為聚合性液晶液晶5和添加劑11溶于溶劑中調(diào)整雙折射率層組成液。イドコ-ト通過模頭涂布(ダイコ-ト)、棒涂、滑板涂布(スライドコ-ト)、輥涂等各種印刷方法或旋涂等方法，將雙折射率層組成液涂布到具有透光性的基材2的表面上，在基材2上制造涂膜，接著干燥該涂膜。
然后，通過將涂布有雙折射率層組成液的基材干燥形成雙折射率層用涂膜。涂布有雙折射率層組成液的基材的干燥除了通過減壓干燥來在減壓狀態(tài)下進(jìn)行之外，也可以在大氣壓下進(jìn)行，在大氣壓下自然干燥能夠形成更均一地垂直取向的液晶分子，故優(yōu)選。
而且，基材表面的斥水性或斥油性高時(shí)，可以通過在能夠使液晶垂直取向的范圍內(nèi)加入U(xiǎn)V洗滌或等離子體處理，預(yù)先提高待涂布雙折射率層組成液的基材表面的潤濕性。
接著，如下所述使雙折射率層用涂膜中所含的液晶垂直取向。
即，加熱雙折射率層用涂膜，設(shè)定雙折射率層用涂膜的溫度，使其大于或等于該涂膜中的液晶成為液晶相的溫度(液晶相溫度)，且小于該涂膜中的液晶變成各向同性相(液體相)的溫度，由此使液晶垂直取向。對此時(shí)雙折射率層用涂膜的加熱方法不特別限定，可以是置于加熱氛圍中的方法，也可以是用紅外線加熱的方法。
而且，對于使液晶垂直取向的方法，除了上述方法之外，根據(jù)雙折射率層用涂膜所含的液晶或該涂膜的狀態(tài)，通過對雙折射率層用涂膜進(jìn)行減壓干燥的方法，或通過對雙折射率層用涂膜從規(guī)定的方向施加電場或磁場的方法，也可以實(shí)現(xiàn)。
通過對雙折射率層用涂膜進(jìn)行減壓干燥來使液晶垂直取向時(shí)，由于處于減壓狀態(tài)，可以使雙折射率層用涂膜處于過冷卻狀態(tài)，可以保持雙折射率層涂膜中的液晶垂直取向的狀態(tài)來將該涂膜進(jìn)一步冷卻至室溫。從而，直到使液晶進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，可以有效地維持液晶垂直取向的狀態(tài)。
在雙折射率層用涂膜中垂直取向的液晶如下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。
通過用液晶的感光波長的光照射雙折射率層用涂膜來進(jìn)行該交聯(lián)反應(yīng)(稱為方法A)。此時(shí)，根據(jù)該涂膜中所含有的液晶的種類適當(dāng)?shù)剡x擇照射雙折射率層用涂膜的光的波長。而且，照射雙折射率層用涂膜的光不限于單色光，可以是包含液晶的感光波長的一定波長范圍的光。
此外，液晶的交聯(lián)反應(yīng)可以如下實(shí)施一邊將雙折射率層用涂膜加熱至液晶相溫度一邊對涂膜照射液晶的感光波長的光來部分地進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)(稱為部分交聯(lián)工序)，部分交聯(lián)工序后，冷卻雙折射率層用涂膜至液晶成為結(jié)晶相的溫度(Tc)，在該狀態(tài)下進(jìn)一步對雙折射率層用涂膜照射感光波長的光來進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，從而完成交聯(lián)(稱為方法B)。上述溫度Tc是進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)前的雙折射率層用涂膜中，液晶成為結(jié)晶相的溫度。
部分交聯(lián)工序中，即使將雙折射率層用涂膜冷卻至溫度Tc，交聯(lián)反應(yīng)也進(jìn)行到該涂膜中所含的液晶維持垂直取向性的程度。因此，部分交聯(lián)工序中交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行的程度可以根據(jù)雙折射率層用涂膜中的液晶的種類或該涂膜的膜厚等來適當(dāng)?shù)剡x擇，總之，部分交聯(lián)工序中，優(yōu)選交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行到使液晶的交聯(lián)度為5～50。
可以在空氣氛圍中實(shí)施上述方法A或方法B。
此時(shí)，優(yōu)選一邊將雙折射率層用涂膜加熱至比液晶由液晶相向各向同性相轉(zhuǎn)變的溫度低1℃～10℃，一邊進(jìn)行液晶的交聯(lián)反應(yīng)。如此，進(jìn)行該交聯(lián)反應(yīng)時(shí)，可以降低液晶垂直取向的混亂。此外，從該觀點(diǎn)考慮，進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)的溫度更優(yōu)選比液晶從液晶相向各向同性相轉(zhuǎn)變的溫度低3～6℃。
在空氣氛圍中進(jìn)行液晶的交聯(lián)反應(yīng)時(shí)，由于液晶的交聯(lián)反應(yīng)多少受到空氣中氧的抑制，所以越接近雙折射率層用涂膜的空氣界面附近，液晶的交聯(lián)反應(yīng)速度越慢，從而可以在液晶的表面層形成存在沒有進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)的液晶分子的部分。
將層疊有液晶分子進(jìn)行了交聯(lián)的雙折射率層用涂膜的基材導(dǎo)入烘箱裝置等燒結(jié)裝置中，在壓力為大氣壓、空氣氛圍的條件下進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)的溫度為200℃～250℃，考慮到使燒結(jié)后功能性層和功能性被覆層的層的邊界清楚，優(yōu)選為220℃～230℃。燒結(jié)時(shí)間為30分鐘～150分鐘，從與燒結(jié)溫度的上述觀點(diǎn)相同的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選為60分鐘～120分鐘。
另外，對層疊有雙折射率層用涂膜的基材進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，優(yōu)選在保持基材水平的狀態(tài)下將其導(dǎo)入燒結(jié)裝置中進(jìn)行燒結(jié)。即使雙折射率層用涂膜中所含有的液晶形成垂直取向的狀態(tài)，若基材成為傾斜的狀態(tài)，則由于液晶分子本身的重量，液晶的取向相對于基材面傾斜，液晶的垂直取向有產(chǎn)生混亂的可能性。
進(jìn)行該燒結(jié)時(shí)，以覆蓋雙折射率層6的方式形成作為功能性層被覆層18的雙折射率層被覆層，所述雙折射率層6是具有液晶5分子交聯(lián)維持取向性的液晶的層。該雙折射率層被覆層中，從其表層向著雙折射率層被覆層和雙折射率層的界面，形成使光擴(kuò)散的光擴(kuò)散層15，進(jìn)一步地，在光擴(kuò)散層15和雙折射率層6之間，插入與它們不同的層以形成中間層16，該中間層16是未進(jìn)行交聯(lián)狀態(tài)的液晶分子通過燒結(jié)時(shí)的加熱，從液晶相向各向同性相進(jìn)行相轉(zhuǎn)變，并被直接固定形成層狀的各向同性層17(圖5(b))。圖5中，符號(hào)20表示液晶5分子交聯(lián)時(shí)的鍵。
對于光擴(kuò)散層15，其霧度比雙折射率層6或各向同性層17大，其組成與雙折射率層6或各向同性層17不同。可以認(rèn)為該光擴(kuò)散層15是如下形成的用于形成雙折射率層6的低分子量成分或垂直取向劑等添加劑在燒結(jié)前分散在雙折射率層用涂膜內(nèi)部，但在燒結(jié)時(shí)向雙折射率層用涂膜的表面一側(cè)滲出，在燒結(jié)時(shí)所形成的雙折射率層被覆層的表層位置形成層狀，從而形成光擴(kuò)散層15。
對于液晶的交聯(lián)反應(yīng)，不限于在空氣氛圍中，也可以在惰性氣體氛圍氣中實(shí)施上述方法A或方法B。
此時(shí)，不加熱而用感光波長的光照射涂膜來進(jìn)行液晶的交聯(lián)反應(yīng)。另外，該交聯(lián)反應(yīng)可以通過一邊將雙折射率層用涂膜加熱至液晶相溫度一邊用液晶的感光波長的光照射涂膜來進(jìn)行。
但是，和在惰性氣體氛圍中進(jìn)行液晶交聯(lián)反應(yīng)的情況相比，在空氣氛圍中進(jìn)行液晶的交聯(lián)反應(yīng)可以簡化用于實(shí)施交聯(lián)反應(yīng)的工序的設(shè)備，可以降低光學(xué)元件的制造成本，故優(yōu)選。
此外，與在空氣氛圍中進(jìn)行液晶交聯(lián)反應(yīng)的情況相比，在惰性氣體氛圍中進(jìn)行液晶的交聯(lián)反應(yīng)時(shí)，可以基本完全地進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)(圖5(c))。若對形成了在惰性氣體氛圍中液晶充分地進(jìn)行了交聯(lián)反應(yīng)的雙折射率層用涂膜的基材進(jìn)行燒結(jié)，則以覆蓋雙折射率層表面的方式形成雙折射率層被覆層。此時(shí)，在雙折射率層被覆層上形成了光擴(kuò)散層15，幾乎不形成各向同性層。
對于進(jìn)行燒結(jié)而形成了雙折射率層6的基材，如下所述，通過從雙折射率層被覆層的表層除去規(guī)定深度的部分，至少除去光擴(kuò)散層15，從而制造光學(xué)元件。
利用使用拋光方法、旋涂、等離子體干法蝕刻等方法來除去光擴(kuò)散層。
用拋光方法來除去光擴(kuò)散層15時(shí)，可以使用砂帶拋光(テ-プ研磨)或包磨(ラツピング研磨)等方法。具體地，通過使膜等接觸光擴(kuò)散層15，對光擴(kuò)散層15從外部施加物理應(yīng)力，磨擦接觸部位，可以機(jī)械地除去光擴(kuò)散層15。
利用旋涂來除去光擴(kuò)散層15時(shí)，滴加溶解形成有雙折射率層被覆層的基材的光擴(kuò)散層15的溶劑，旋轉(zhuǎn)基材來提供離心力，通過該離心力，使溶劑到達(dá)光擴(kuò)散層15的整個(gè)表面從而溶解光擴(kuò)散層15，進(jìn)一步地，通過洗滌形成有雙折射率層被覆層的基材來溶解、除去光擴(kuò)散層15。
此外，利用旋涂來除去光擴(kuò)散層15時(shí)，可以使用將粘合劑溶解于溶劑而形成的粘合劑溶液來替代溶劑。
在此，光學(xué)元件有時(shí)以在基材上層疊雙折射率層和雙折射率層被覆層、并從雙折射率層被覆層除去光擴(kuò)散層的形式得到(稱為光擴(kuò)散層除去體)，在除去光擴(kuò)散層而暴露的表面上實(shí)施加工，并組裝到液晶顯示裝置而使用。作為例子之一，有時(shí)用預(yù)定圖案在光擴(kuò)散層被除去體上層疊形成柱狀體(spacer)等結(jié)構(gòu)體，由此對光學(xué)元件實(shí)施加工，并組裝到液晶顯示裝置中。
這樣在光擴(kuò)散層除去體上形成結(jié)構(gòu)體，由此實(shí)施光學(xué)元件的加工時(shí)，粘合劑是構(gòu)成該結(jié)構(gòu)體的物質(zhì)(組成物質(zhì))，作為粘合劑，可以使用丙烯酸類樹脂、環(huán)氧類樹脂、聚酰亞胺等各種光固化型樹脂、熱固化型樹脂或雙液固化型樹脂(2液硬化型樹脂)。作為該粘合劑，更具體地，可以舉出濾光片用著色抗蝕劑、黑矩陣(ブラツクマトリクス)用抗蝕劑、隔板用抗蝕劑或保護(hù)膜用抗蝕劑。作為溶劑，可以使用PGMEA(丙二醇單甲基醚乙酸酯)。
而且，使用上述粘合劑溶液時(shí)，經(jīng)燒結(jié)而形成有雙折射率層6的基材，可以通過旋涂來除去光擴(kuò)散層15，形成在雙折射率層6上涂布有粘合劑溶液的狀態(tài)，保持該狀態(tài)進(jìn)行減壓干燥，在熱板上進(jìn)行燒結(jié)。此外，進(jìn)一步地，對于經(jīng)燒結(jié)而形成有雙折射率層6的基材，可以進(jìn)行如下處理在熱板上進(jìn)行燒結(jié)后，通過光或熱來固化粘合劑溶液，從而形成層，此時(shí)，可以通過顯影等來在所形成的層上形成圖案。
用等離子體干法蝕刻除去光擴(kuò)散層15時(shí)，在等離子體干法蝕刻裝置中的具有排氣口的真空容器內(nèi)導(dǎo)入作為蝕刻氣體的氧氣，在此施加高頻電壓來激發(fā)蝕刻氣體(氧氣)產(chǎn)生等離子體，通過等離子體生成自由基等，使這些自由基等碰撞光擴(kuò)散層15，并且與構(gòu)成光擴(kuò)散層15的物質(zhì)反應(yīng)生成揮發(fā)性物質(zhì)，將生成的揮發(fā)性物質(zhì)通過排氣口排到外部，由此除去光擴(kuò)散層15。
此外，作為等離子體干法蝕刻裝置，可以適當(dāng)?shù)夭捎猛靶?バレル型)、平行平板型、順流型(ダウンフロ-型)等裝置。
上述用于除去光擴(kuò)散層15的方法，即拋光方法、旋涂方法、等離子體干法蝕刻等各種方法可以適當(dāng)?shù)亟M合。
這樣，作為功能性層3的雙折射率層6，或作為中間層16的各向同性層17暴露于表面形成光學(xué)元件。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可以得到除去了光擴(kuò)散層15的光學(xué)元件。即，可以得到在基材2的表面上僅形成有雙折射率層6的光學(xué)元件，或得到以覆蓋雙折射率層6的方式形成有各向同性層17的光學(xué)元件。
從而，如上所述通過除去導(dǎo)致光擴(kuò)散的層——光擴(kuò)散層15，可以降低光學(xué)元件的霧度。此外，由于在光學(xué)元件中，使光的狀態(tài)變化的功能依賴于雙折射率層，該功能幾乎不因除去光擴(kuò)散層15而降低。
根據(jù)該制造方法，可以得到以覆蓋雙折射率層的方式形成有各向同性層17的光學(xué)元件。此時(shí)，通過該各向同性層17，可以抑制了外部應(yīng)力對雙折射率層造成損傷，也可以抑制因外部的熱量而在雙折射率層的層上產(chǎn)生變形的可能性，從而可以得到對于外力或熱具有耐性的光學(xué)元件。
另外，在雙折射率層和光擴(kuò)散層15之間形成各向同性層17時(shí)，可以與光擴(kuò)散層15同法除去該各向同性層17。如此，可以得到在基材的表面上僅形成有雙折射率層的光學(xué)元件，可以使光學(xué)元件的厚度變薄。
此外，在本發(fā)明的制造方法中，如此制造在基材上形成雙折射率層和雙折射率層被覆層，并除去了形成于雙折射率被覆層的光擴(kuò)散層的光擴(kuò)散層除去體后，可以實(shí)施對從由雙折射率層和雙折射率層被覆層構(gòu)成的層除去光擴(kuò)散層的部分進(jìn)行再次燒結(jié)(再燒結(jié))的工序。
再燒結(jié)工序可以通過將光擴(kuò)散層除去體導(dǎo)入烘箱裝置等燒結(jié)裝置來進(jìn)行燒結(jié)等來具體地實(shí)施。
再燒結(jié)工序中，優(yōu)選在200℃～250℃的溫度下進(jìn)行再燒結(jié)，更優(yōu)選在210℃～240℃下進(jìn)行。進(jìn)行再燒結(jié)的溫度低于200℃時(shí)，雙折射率層的固化有可能不充分，進(jìn)行再燒結(jié)的溫度高于250℃時(shí)，雙折射率層很有可能變成黃色。
進(jìn)行再燒結(jié)的時(shí)間優(yōu)選為20分鐘～90分鐘，更優(yōu)選為30分鐘～60分鐘。進(jìn)行再燒結(jié)的時(shí)間短于20分鐘時(shí)，雙折射率層的固化有可能不充分，進(jìn)行再燒結(jié)的時(shí)間長于90分鐘時(shí)，雙折射率層很有可能變成黃色。
該制造方法中，通過進(jìn)行再燒結(jié)工序，將形成于基材表面上的雙折射率層進(jìn)一步固化，使其硬度進(jìn)一步增大，在涂膜上層疊ITO電極時(shí)，雙折射率層難以裂開(耐ITO性)，并且雙折射率層的耐溶劑性、密合性也提高。
由本發(fā)明制造方法制造的第1實(shí)施方式的光學(xué)元件中，在基材和雙折射率層之間可以插入垂直取向膜(圖6)。有時(shí)將如此構(gòu)成的光學(xué)元件稱為第2實(shí)施方式的光學(xué)元件。
第2實(shí)施方式的光學(xué)元件1b中，在基材2的表面上設(shè)置垂直取向膜12作為使液晶分子垂直取向的取向膜，并且在垂直取向膜12上層疊雙折射率層6。
垂直取向膜12通過使用含有聚酰亞胺的液體作為膜組成液，通過苯胺印刷(フレキソ印刷)或旋涂等方法涂布該膜組成液并使其固化而形成。
此外，作為含有聚酰亞胺的膜組成液，具體地，與形成第1實(shí)施方式的光學(xué)元件中的雙折射率層6時(shí)所使用的組成液相同，可以舉出日產(chǎn)化學(xué)公司制的SE-7511或SE-1211，或JSR公司制的JALS-2021-R2等。
對于垂直取向膜3，其膜厚優(yōu)選約為0.01μm～1μm。垂直取向膜3的膜厚小于0.01μm時(shí)，有可能難以使液晶垂直取向。此外，垂直取向膜3的膜厚大于1μm時(shí)，該垂直取向膜3本身使光漫反射，有可能極大地降低光學(xué)元件的透光率。
另外，垂直取向膜3不限于用聚酰亞胺來形成的情況，除此之外，還可以使用表面活性劑或偶聯(lián)劑形成。
作為表面活性劑或偶聯(lián)劑，可以使用形成第1實(shí)施方式的光學(xué)元件中的雙折射率層6時(shí)所使用的表面活性劑或偶聯(lián)劑。
與第1實(shí)施方式的光學(xué)元件1a中的基材、雙折射率層同樣地來構(gòu)成基材2、雙折射率層6。
但是，由于雙折射率層6形成于垂直取向膜12上，液晶5分子越接近垂直取向膜12，則垂直取向性越強(qiáng)。此外，液晶5分子離垂直取向膜12越遠(yuǎn)，則垂直取向性越弱。即，在遠(yuǎn)離垂直取向膜12的液晶5分子也具有強(qiáng)垂直取向性時(shí)，雙折射率層6為結(jié)晶5分子的傾斜角均一化、液晶5分子均一地垂直取向的狀態(tài)。
第2實(shí)施方式的光學(xué)元件1如下制造。
首先，使用上述材料來制備含有聚酰亞胺的膜組成液，并將其通過苯胺印刷或旋涂等方法涂布到具有透光性的基材的表面上，制作垂直取向膜用涂膜，進(jìn)一步地，固化該垂直取向膜用涂膜，由此得到在基材上形成有垂直取向膜的垂直取向膜形成基材。
接著，將作為聚合性液晶的液晶和聚酰亞胺溶解于甲苯等溶劑中制備雙折射率層組成液。涂布該雙折射率層組成液時(shí)，作為溶劑，優(yōu)選使用能夠以均一的厚度涂布于垂直取向膜3的溶劑。
雙折射率層組成液中液晶5分子的配合量因涂布方法、膜厚、溶劑的種類等不同而不同，但是優(yōu)選在10重量％～50重量％的范圍內(nèi)。
此外，在雙折射率層組成液中，側(cè)鏈具有烷基的聚酰亞胺和液晶的配合比率以重量比計(jì)為1/7～1/3。相對于聚合性液晶的總量，雙折射率層組成液中的聚酰亞胺的配合量優(yōu)選為12.5重量％～25重量％，更優(yōu)選為15重量％～22.5重量％、聚酰亞胺的配合量小于12.5重量％時(shí)，有可能難以得到充分均一地垂直取向了的雙折射率層組合物，大于25重量％時(shí)，光的透過率有可能降低。
通過模頭涂布、棒涂、滑板涂布、輥涂等各種印刷方法或旋涂等方法將該雙折射率層組成液涂布到垂直取向膜形成基材上，通過將涂布有雙折射率層組成液的基材干燥形成雙折射率層用涂膜，此時(shí)，在大氣壓下將涂布有雙折射率層組成液的基材自然干燥。
而且，垂直取向膜形成基材表面的斥水性或斥油性高時(shí)，與制造第1實(shí)施方式的光學(xué)元件時(shí)同樣地，可以在能夠使液晶垂直取向的范圍內(nèi)，通過插入U(xiǎn)V洗滌或等離子體處理，來預(yù)先提高待涂布雙折射率層組成液的垂直取向膜形成基材表面的潤濕性。
而且，與第1實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法同樣地操作，使雙折射率層用涂膜中所含的液晶垂直取向，進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，并燒結(jié)后，除去光擴(kuò)散層15，從而制造第2實(shí)施方式的光學(xué)元件。
通過本發(fā)明制造方法制造的第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式的光學(xué)元件1中，由于雙折射率層4具有在保持液晶5垂直取向的狀態(tài)的同時(shí)進(jìn)行交聯(lián)聚合而得到的結(jié)構(gòu)，將該雙折射率層4的厚度方向設(shè)為z軸來假定xyz正交座標(biāo)時(shí)，可以使x軸方向的折射率nx與y軸方向的折射率ny基本為相同的值，z軸方向的折射率nz比折射率nx、ny大。因此，對于光學(xué)元件1，可以使雙折射率層4具有折射率nz＞nx＝ny這樣的雙折射率特性，即，可以使雙折射率層4在厚度方向(z軸方向)上具有光軸的同時(shí)，具有單軸性雙折射率特性，可以發(fā)揮所謂“+C板”功能，發(fā)揮作為具有對光的延遲可以進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償?shù)南辔徊羁刂乒δ艿牟考淖饔谩?br> 第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式的光學(xué)元件1具有以使液晶分子垂直取向狀態(tài)進(jìn)行固定的層，并且霧度小于或等于0.1。
因此，該光學(xué)元件是提高了厚度方向的透明度的光學(xué)元件，在光學(xué)元件的厚度方向上，抑制了折射率的不連續(xù)部分的產(chǎn)生，可以抑制在厚度方向上通過光學(xué)元件的光的散射、擴(kuò)散。
由于以使液晶垂直取向的狀態(tài)來進(jìn)行固定，通過本發(fā)明制造方法得到的光學(xué)元件可以用作諸如控制相位差的元件、光學(xué)補(bǔ)償元件等用于控制光的偏振狀態(tài)的元件，如上所述，成為能夠抑制光的散射，并且具有更精確地控制相位差的功能的元件。從而，通過該光學(xué)元件，可以制造更精密地降低漏光的液晶顯示裝置，可以制造視角進(jìn)一步擴(kuò)大、并且對比度提高、進(jìn)而液晶顯示畫面的顏色不均得到抑制的液晶顯示裝置。
此外，由本發(fā)明的制造方法得到的光學(xué)元件1具有雙折射率層6進(jìn)行交聯(lián)的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以降低熱對雙折射特性的影響，提高耐熱性。特別是以覆蓋雙折射率層6的方式形成各向同性層17時(shí)，提高耐熱性的效果大。
通過由本發(fā)明制造方法得到的光學(xué)元件1，可以在構(gòu)成液晶面板的部件上一體地形成基層，從而在設(shè)計(jì)光學(xué)儀器時(shí)可以不另外設(shè)置相位差控制部件。
在由本發(fā)明的制造方法得到的第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式的光學(xué)元件中，基材2也可以如下構(gòu)成形成功能性層4，功能性層4是具有與雙折射率層不同的折射率特性的異雙折射率層(稱為第3實(shí)施方式)如圖7所示，第3實(shí)施方式的光學(xué)元件1c中，基材2具有作為功能性層4的異雙折射率層13和基板2。
第3實(shí)施方式的光學(xué)元件1c中，異雙折射率層13是具有與第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式中的雙折射率層的雙折射率特性(+C板)不同的雙折射率特性的層。
具體地，異雙折射率層13是具有上述折射率為nz＝nx＜ny或nz＝ny＜nx這樣的雙折射率特性的層，是發(fā)揮所謂“+A板”功能的層，此外也可以是具有上述折射率為nz＜nx＝ny這樣的雙折射率特性的層、發(fā)揮所謂“-C板”功能的層。
而且，上述發(fā)揮所謂“+A板”功能的層可以如下獲得通過能夠使液晶水平取向(ホモジニアス配向)的樹脂材料等，在基材面上或雙折射率層上形成水平取向膜形成用涂膜，通過對水平取向膜形成用涂膜實(shí)施拋光處理(ラビング処理)或光取向處理得到水平取向膜，將液晶溶解于溶劑中形成溶液，將該溶液涂布于該水平取向膜上，以水平取向的狀態(tài)進(jìn)行固定。
此外，上述發(fā)揮所謂“-C板”功能的層可以如下形成將液晶和手性試劑(カイラル剤)溶解于溶劑中得到溶液，將該溶液涂布于基材表面上或雙折射率層上并進(jìn)行固定。
手性試劑是為了使液晶分子取向成螺旋狀而添加的，由于若液晶分子具有近紫外線區(qū)域的螺距(螺旋ピツチ)時(shí)，通過選擇反對現(xiàn)象(選択反対現(xiàn)象)，產(chǎn)生特定顏色的反射色，所以手性試劑的配合量優(yōu)選能夠得到選擇反對現(xiàn)象為紫外區(qū)域的螺距的量。
除了使用具有異雙折射率層13和基板2a的基材作為基材2之外，第3實(shí)施方式的光學(xué)元件與第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式的光學(xué)元件同法制造。
由本發(fā)明制造方法制造的第3實(shí)施方式的光學(xué)元件，由于層疊了雙折射率特性不同的層，制造具有光學(xué)元件的液晶顯示裝置時(shí)，識(shí)別通過液晶顯示裝置的通過光時(shí)，可以更有效地抑制透過光的相位差大小因觀看透過光的人的位置而變化。
由本發(fā)明的制造方法得到的第1實(shí)施方式、第2實(shí)施方式、第3實(shí)施方式的光學(xué)元件中，可以在基材2或光學(xué)元件的表面上形成著色層來構(gòu)成光學(xué)元件(稱為第4實(shí)施方式)作為第4實(shí)施方式的光學(xué)元件，以在第2實(shí)施方式的光學(xué)元件中的基材2的基板2a上，形成著色層7作為功能性層4的情況為例進(jìn)行說明(圖8(a))。
圖8(a)是說明第4實(shí)施方式的光學(xué)元件的實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
光學(xué)元件1d中，基材2中，在基板2a的一面形成著色層7。著色層7包括透過規(guī)定波長區(qū)域的可見光的著色像素部8和遮光部9(有時(shí)稱為黑矩陣或BM)。
著色像素部8通過以規(guī)定的圖案配置使紅色、綠色、藍(lán)色各種顏色的波長帶的光透過的著色像素(分別稱為紅色著色像素8a、綠色著色像素8b、藍(lán)色著色像素8c)而形成。作為構(gòu)成著色像素部8的紅色著色像素8a、綠色著色像素8b、藍(lán)色著色像素8c的配置方式，可以選擇帶型(ストライプ型)、斑型(モザイク型)、三角形(トライアングル型)等各種配置圖案。
此外，可以使用使各種顏色的互補(bǔ)色的波長帶的光透過的著色像素來替代這些著色像素(8a、8b、8c)。
對于每種顏色的著色像素(8a、8b、8c)，將在溶劑中分散著色像素的著色材料而得到的分散液的涂膜，通過例如光刻法形成規(guī)定形狀的圖案，由此形成著色像素部8。
另外，除了光刻法之外，著色像素部8也可以通過按照各種顏色的著色像素(8a、8b、8c)，將著色材料分散液涂布成規(guī)定形狀而形成。
遮光部9防止著色像素(8a、8b、8c)互相重疊，并且填埋著色像素間的空隙，抑制相鄰著色像素之間的漏光，此外，將光學(xué)元件用于有源矩陣(アクテイブマトリクス)驅(qū)動(dòng)方式的液晶顯示裝置用部件時(shí)，遮光部9抑制驅(qū)動(dòng)元件(アクテイブ素子)的光劣化等。
因此，遮光部9以下述方式形成將對應(yīng)于基板2a表面上配置著色像素的位置區(qū)域在平面上劃分(平面視上區(qū)畫化)成各個(gè)著色像素(8a、8b、8c)。從而，根據(jù)被遮光部9劃分的基板2a表面上的區(qū)域的形成位置，以平面上覆蓋該區(qū)域的方式來分別配置各個(gè)色像素(8a、8b、8c)。
遮光部9可以通過將金屬鉻薄膜或鎢薄膜等具有遮光性或光吸收性的金屬薄膜在基板面上以規(guī)定形狀構(gòu)圖而形成。此外，遮光部也可以通過將黑色樹脂等有機(jī)材料印刷成規(guī)定的形狀而形成。
如上所述，著色層7不限于具有多種顏色的著色像素，也可以是具有單色的著色像素的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，著色層7不具有遮光部9。
除了使用具有著色層7和基板2a的基材作為基材2之外，與第1實(shí)施方式、第2實(shí)施方式或第3實(shí)施方式的光學(xué)元件同法制造第4實(shí)施方式的光學(xué)元件。
另外，在上述第4實(shí)施方式的光學(xué)元件的說明中，以將構(gòu)成著色層7的著色像素部8、遮光部9全部設(shè)置在基板上的情況作為實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是不限于此，如圖5(b)所示，也可以是將在基板2a上僅形成有著色層中的遮光部9的基材作為基材2的光學(xué)元件。此時(shí)，可以如下所述來制造該光學(xué)元件。
首先，與第1實(shí)施方式、第2實(shí)施方式或第3實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法同樣地操作，得到層疊有雙折射率層4的基材2。然后，進(jìn)一步地，通過在雙折射率層4或各向同性層17的表面上形成著色像素部8來制造該光學(xué)元件。
根據(jù)第4實(shí)施方式的光學(xué)元件，雙折射率層4可以覆蓋基材2a上的著色層7。這樣，由于雙折射率層4的耐熱性較高，因此可以提高被垂直取向膜3或雙折射率層4覆蓋的著色像素部8的耐熱性。
而且，光學(xué)元件具有著色層時(shí)，除了上述情況，如圖5(c)所示，著色層7也可以層疊在光學(xué)元件1a的雙折射率層4之上。
此時(shí)，上述光學(xué)元件可以通過制造第1實(shí)施方式、第2實(shí)施方式或第3實(shí)施方式的光學(xué)元件，并在其上形成著色層來制造。
可以使用如下所示的制造裝置來實(shí)行上述各種光學(xué)元件1的制造方法。
制造裝置具有在基材2表面上形成涂膜的涂膜形成設(shè)備、使形成在基材2上的涂膜層疊成為功能性層3和功能性層被覆層18層疊的層結(jié)構(gòu)的功能性層形成設(shè)備、和除去功能性層被覆單元中的至少光擴(kuò)散層15的表層除去設(shè)備，并且使表層除去設(shè)備與功能性形成設(shè)備相連接。
涂膜形成設(shè)備包括載置具有透光性的基材2的載置容器、能夠?qū)⒑泄δ苄晕镔|(zhì)的功能性層組成液涂布到載置臺(tái)上的基材2的表面的涂布部、和使載置容器內(nèi)的氣體脫氣的脫氣結(jié)構(gòu)。作為涂布部，具體地，可以使用旋涂或棒涂裝置等。作為脫氣結(jié)構(gòu)，具體地，可以舉出具有密閉容器的蓋體和與容器相連接的真空泵的減壓組件。
功能性層形成設(shè)備具有對形成有涂膜的基材進(jìn)行燒結(jié)的燒結(jié)部。
作為燒結(jié)部，具體地可以舉出烘箱裝置等燒結(jié)裝置。
此外，功能性層組成液含有具有聚合性的液晶和添加劑時(shí)，功能性層形成設(shè)備具有對涂膜中所含的液晶分子賦予取向性的取向賦予部和用紫外線照射涂膜的光照部，其中所述添加劑含有對液晶分子賦予取向性的取向劑。
作為取向賦予部，具體地，可以舉出具有紅外線加熱器等加熱部和溫度傳感器的加熱裝置。該加熱裝置中，溫度傳感器測定涂膜的溫度，加熱部對涂膜進(jìn)行加熱，直至測定的涂膜溫度在液晶相溫度和變成液體相的溫度之間。由此使涂膜中所含的液晶垂直取向。
作為光照部，具體地，可以舉出紫外燈。
功能性層形成設(shè)備可以具有用空氣或惰性氣體填充涂膜的周圍的氣體填充部。作為氣體填充部，具體地，可以舉出下述結(jié)構(gòu)具有載置基材且可以密閉的容器、與容器相連將空氣或惰性氣體等氣體導(dǎo)入容器的氣體導(dǎo)入裝置和與容器相連將容器內(nèi)的氣體排出的氣體排出裝置，并且在氣體導(dǎo)入裝置或氣體排出裝置與容器的連接部位，設(shè)置控制氣體的導(dǎo)入量或排出量的閥。此時(shí)，光照部配設(shè)成可以在涂膜的周圍被空氣或惰性氣體填充的狀態(tài)下用紫外線照射涂膜。這可以通過在氣體填充部的容器內(nèi)配置紫外燈作為光照部而具體地實(shí)現(xiàn)。
表層除去設(shè)備具有在向著功能性層和功能性被覆層的界面的方向上除去形成于基材的層結(jié)構(gòu)的表層的除去部，和根據(jù)被除去的表層的量使除去部的運(yùn)轉(zhuǎn)停止的停止部。
作為除去部分，具體地，可以舉出化學(xué)機(jī)械拋光裝置(CMP(Chemical mechanical Polishing))等拋光裝置、旋涂裝置、等離子體干法蝕刻裝置等。而且，可以適當(dāng)?shù)亟M合這些裝置。
例如，除去部是化學(xué)機(jī)械拋光裝置時(shí)，其具有支撐部件、擠壓部件、拋光漿料滴加部、和轉(zhuǎn)動(dòng)組件，所述支撐部件以層結(jié)構(gòu)向下的方式支撐基板，所述擠壓部件從支撐臺(tái)的下方擠壓拋光墊，所述拋光漿料滴加部將拋光漿液(磨料)滴加到拋光墊上，所述旋轉(zhuǎn)組件使支撐部件和擠壓部件在相反方向上旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，使形成于被拋光的基材上的層結(jié)構(gòu)的表面向下來擠壓拋光墊，從拋光漿料滴加部將磨料滴加到拋光墊，通過使基材與拋光墊以相互反旋轉(zhuǎn)，利用磨料的化學(xué)作用和機(jī)械作用，除去形成于基板的層結(jié)構(gòu)的表面。
此外，例如，除去部是旋涂裝置時(shí)，除去部具有支撐部、滴加部、旋轉(zhuǎn)控制部和干燥部，所述支撐部支撐基板使其能夠旋轉(zhuǎn)，所述滴加部根據(jù)從層結(jié)構(gòu)除去的表層的量，滴加能夠溶解層結(jié)構(gòu)的表層的溶解液，所述旋轉(zhuǎn)控制部進(jìn)行控制，使基板旋轉(zhuǎn)來使溶解液能夠在基板面上擴(kuò)散，所述干燥部使表層干燥。
停止部識(shí)別從形成于基材的層結(jié)構(gòu)的表層，向著功能性層和功能性層被覆層的界面方向被除去的表層的量，若該量達(dá)到規(guī)定的量，則停止除去部的運(yùn)轉(zhuǎn)。
停止部可以具有霧度測定裝置和除去部的運(yùn)轉(zhuǎn)電源開關(guān)，所述霧度測定裝置具有霧度值存儲(chǔ)設(shè)備。霧度值存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)預(yù)定的霧度值。而且，除去部運(yùn)轉(zhuǎn)后，通過霧度測定裝置所測定的霧度的值小于預(yù)定的值時(shí)，除去部的運(yùn)轉(zhuǎn)電源開關(guān)為OFF狀態(tài)。這樣，表層除去設(shè)備可以如下構(gòu)成若預(yù)先在霧度值存儲(chǔ)設(shè)備中存儲(chǔ)假定使霧度值升高的光擴(kuò)散層被除去時(shí)的霧度值，可以在除去了光擴(kuò)散層時(shí)停止除去部的運(yùn)轉(zhuǎn)。
對于由本發(fā)明的制造方法制造的光學(xué)元件，以上以形成雙折射率層作為功能性層的情況為例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是利用本發(fā)明的制造方法，可以制造形成有著色層作為功能性層的光學(xué)元件。此時(shí)，形成在通過本發(fā)明制造方法制造的光學(xué)元件中的著色層與上述第4實(shí)施方式的光學(xué)元件中的著色層同樣地來構(gòu)成，即，其由含有RGB各種顏色的著色像素的著色像素部和遮光部構(gòu)成。
具有著色層作為功能性層的光學(xué)元件如下制造。
首先，以規(guī)定的圖案將遮光部形成于基材表面上。可以與上述第4實(shí)施方式的光學(xué)元件同樣地操作來形成遮光部。
接著，對于RGB各種顏色的著色像素部，將構(gòu)成著色像素部的著色材料分散于溶劑中，制備著色材料分散液，將該著色材料分散液涂布于基材表面來制造涂膜。
涂布該著色材料分散液來制造涂膜時(shí)，在基材表面上以規(guī)定形狀構(gòu)圖形成涂膜。此時(shí)，該構(gòu)圖除了通過光刻法，也可以通過對于各種顏色的著色像素，將著色材料分散液涂布成規(guī)定的形狀的方法進(jìn)行。例如，通過光刻法形成圖案時(shí)，通過預(yù)定圖案的掩膜對涂膜進(jìn)行曝光，然后顯影，由此可以根據(jù)掩膜的圖案具體地實(shí)施涂膜的構(gòu)圖。
使用RGB各種顏色的著色材料分散液來制造RGB各種顏色的形成了規(guī)定形狀圖案的涂膜。
將形成有RGB各種顏色的形成了圖案的涂膜的基材導(dǎo)入烘箱等燒結(jié)裝置中，進(jìn)行燒結(jié)。通過進(jìn)行燒結(jié)，在基材表面的涂膜上形成成為各種顏色的著色像素部的層，通過這些層和遮光部形成作為功能性層的著色層。然后，進(jìn)一步以覆蓋著色層的方式形成功能性層被覆層，該功能性層被覆層成為使光擴(kuò)散的光擴(kuò)散層。
對于形成有著色層的基板，進(jìn)行光擴(kuò)散層的除去。即，對于該基板，在整個(gè)光擴(kuò)散層的形成區(qū)域上，從其表層向著著色層的界面方向，除去規(guī)定厚度的層。
此時(shí)，可根據(jù)構(gòu)成著色像素的顏料的濃度或添加物的量等各種條件來適當(dāng)?shù)剡x擇除去上述層的厚度。
作為除去光擴(kuò)散層的方法，與制造形成雙折射率層作為功能性層的光學(xué)元件時(shí)同樣地，使用例如機(jī)械拋光方法、旋涂、等離子體干法蝕刻等方法。
如此制造在基材上形成有具有遮光部和著色像素部的著色層的光學(xué)元件。
而且，該光學(xué)元件的制造方法中，不限于對于上述RGB各種顏色形成著色材料分散液的涂膜的全部圖案后進(jìn)行光擴(kuò)散層的除去的情形，可以每對各種顏色形成著色材料分散液的涂膜的圖案后，進(jìn)行光擴(kuò)散層的除去。
實(shí)施例1[垂直取向膜的制造]用γ-丁內(nèi)酯將垂直取向膜的溶液(JSR公司制，JALS-2021-R2)稀釋成2倍制備膜組成液。
在作為基材的玻璃基板上，涂布該膜組成液制造涂膜，在180℃下將形成有涂膜的玻璃基板燒結(jié)1小時(shí)得到垂直取向膜形成基材。
用二乙二醇二甲基醚將垂直取向膜的溶液(JSR公司制，JALS-2021-R2)稀釋8倍制備溶液，將溶液作為含有聚酰亞胺的溶液。
將20重量份作為顯示向列型液晶相的能夠聚合的液晶分子(聚合性液晶)的上述化學(xué)式(化11)所示的化合物(其中X的值為6)、0.8重量份的光聚合引發(fā)劑(チバガイギ-公司制，“イルガキユア907”)、59.2重量份作為溶劑的氯苯、20重量份含有聚酰亞胺的溶液混合來制備雙折射率層組成液。
將垂直取向膜形成基材設(shè)置在旋涂機(jī)(MIKASA公司制，“商品名1H-360S”)上，通過將雙折射率層組成液旋涂于垂直取向膜上，在垂直取向膜形成基材上涂布雙折射率層組成液來制造雙折射率層形成用涂膜。
在100℃下將形成有雙折射率層形成用涂膜的垂直取向膜形成基材加熱3分鐘，確認(rèn)雙折射率層形成用涂膜中的液晶分子轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕嘈纬扇∠驙顟B(tài)。此時(shí)，用肉眼確認(rèn)雙折射率層形成用涂膜從混濁狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鳡顟B(tài)。
接著，在氮?dú)夥諊?，使用紫外線照射裝置(ハリソン東芝ライテイング公司制“商品名TOSCURE751”)將功率為20mW/cm2的紫外線照射透明狀態(tài)的雙折射率層形成用涂膜10秒鐘，使雙折射率層形成用涂膜中的液晶進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)來固定液晶分子的取向性，由此得到形成有含有交聯(lián)了的液晶的交聯(lián)液晶層的基材。
使用燒結(jié)裝置(アズワン“熱風(fēng)循環(huán)烘箱KL0-60M”)在230℃下對形成有交聯(lián)液晶層的基材進(jìn)行加熱燒結(jié)。據(jù)此，使交聯(lián)液晶層成為在雙折射率層上層疊雙折射率層被覆層的層結(jié)構(gòu)。
進(jìn)行燒結(jié)后，測定層疊于基材表面的交聯(lián)液晶層的膜厚。該膜厚約為1.5μm。而且，該膜厚是使用觸針式段差儀(觸針式段差計(jì))(Sloan公司制，產(chǎn)品名“DEKTAK”)來測定的。
進(jìn)行上述燒結(jié)后，將層疊有交聯(lián)液晶層的基材載置于等離子體蝕刻裝置(アネルパ公司制“DEA-506T”)的真空容器內(nèi)，在下述條件下進(jìn)行等離子體干法蝕刻來從表層除去深至1300埃的部分，從而得到形成有雙折射率層的光學(xué)元件。
蝕刻氣體氧氣蝕刻氣體流量60sccm蝕刻氣壓30mTorr施加電功率 500W蝕刻時(shí)間30min對于得到的光學(xué)元件，如下操作測定光學(xué)元件的延遲、漏光、霧度。
將光學(xué)元件置于延遲測定儀中，在測定波長為550nm的條件下，在雙折射率層的厚度方向，測定光學(xué)元件的延遲。
此時(shí)，光學(xué)元件的延遲的大小約為0nm。
此外，在相對雙折射率層的厚度方向傾斜45度的方向上，與上述同樣地測定光學(xué)元件的延遲的大小。
此時(shí)，光學(xué)元件的延遲大小約為50nm。
使用王子計(jì)測機(jī)器公司制“KOBRA-21”作為延遲的測定儀。
將光學(xué)元件插入配置于正交尼科耳棱鏡(クロスニコル)的2片偏振板之間，從一個(gè)偏振板的一側(cè)照射光，使光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)，觀測光是否透過2片偏振板。
光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)，維持通過偏振板入射到光學(xué)元件的光的前進(jìn)方向與光學(xué)元件的厚度方向基本平行的狀態(tài)。
此時(shí)，幾乎沒有觀測到通過2片偏振板的光，幾乎沒有觀測到漏光。
由延遲測定和漏光測定可知，光學(xué)元件的雙折射率層中，液晶分子垂直取向。
將光學(xué)元件置于霧度測定儀中，根據(jù)JIS K 7136來測定光學(xué)元件的霧度。使用日本電色工業(yè)公司制“NDH-2000”作為霧度測定儀。
實(shí)施例1的光學(xué)元件的霧度為0.06。
此外，對于除去具有在雙折射率層層疊有雙折射率層被覆層的層結(jié)構(gòu)的表層前的基材，從雙折射率層被覆層的表層表面，向著基材界面，在膜厚方向上測定延遲大小的變化和霧度的變化。
此時(shí)，在從表層表面到約1300埃的基材界面?zhèn)任恢玫膮^(qū)域中，幾乎沒有觀測到延遲變化，但霧度緩慢減小，從向著基材界面?zhèn)鹊募s1300埃的位置到基材界面，延遲差緩慢減小，但幾乎沒有觀測到霧度的變化。因此，上述層結(jié)構(gòu)中，從表面表層到面向基材界面一側(cè)約1300埃的位置，存在有使光擴(kuò)散的光擴(kuò)散層15，形成有雙折射率層被覆層，從面向基材界面一側(cè)約1300埃的的位置到基材界面，形成了液晶分子垂直取向的雙折射率層。
實(shí)施例2除了通過旋涂來進(jìn)行表層的除去之外，與實(shí)施例1同法得到光學(xué)元件。
如下所述來實(shí)施旋涂。
使在交聯(lián)液晶層表面上滴加有0.015ml/cm2的γ-丁內(nèi)酯的基材以轉(zhuǎn)速2000rpm旋轉(zhuǎn)10sec，據(jù)此，使γ-丁內(nèi)酯均一地?cái)U(kuò)散于交聯(lián)液晶層表面。進(jìn)一步地，在該狀態(tài)下將其干燥5min。
對于進(jìn)行旋涂得到的光學(xué)元件，測定層疊于基材表面的交聯(lián)液晶層的膜厚。該膜厚約為1.35μm。另外，通過實(shí)施例1所使用的觸針式段差儀來測定除去表層后的膜厚。
對于得到的光學(xué)元件，與實(shí)施例1同樣地測定延遲、漏光、霧度。
該光學(xué)元件，在雙折射率層厚度方向的延遲大小約為0nm，相對于厚度方向傾斜45度方向的延遲為50nm。此外，幾乎沒有觀測到漏光。光學(xué)元件的霧度為0.06。
實(shí)施例3除了通過拋光方法進(jìn)行除去表層之外，與實(shí)施例1同法得到光學(xué)元件。
使用化學(xué)機(jī)械拋光裝置(ラツプマスタ-SFT公司制“LGP-612”)作為拋光裝置來進(jìn)行表層的除去。磨料使用PLANERLITE-4000(Fujimi公司制)，拋光墊使用ICl400(Rodel公司制)。
通過該拋光方法，除去層疊有交聯(lián)液晶層的基材中從表層到1300埃的深度的部分，從而得到形成有雙折射率層的光學(xué)元件。
對于得到的光學(xué)元件，與實(shí)施例1同樣地測定延遲、漏光、霧度。
該光學(xué)元件，在雙折射率層厚度方向的延遲大小約為0nm，在相對于厚度方向傾斜45度方向的延遲為50nm，此外幾乎沒有觀測到漏光、光學(xué)元件的霧度為0.08。
實(shí)施例4除了在空氣氛圍中進(jìn)行液晶的交聯(lián)聚合反應(yīng)，通過等離子體干法蝕刻除去從交聯(lián)液晶層的表層到1300埃的深度的部分之外，與實(shí)施例1同法得到光學(xué)元件。
對于得到的光學(xué)元件，與實(shí)施例1同樣地測定延遲、漏光、霧度。
該光學(xué)元件，延遲雙折射率層厚度方向的延遲大小約為0nm，相對于厚度方向傾斜45度方向的延遲為50nm，此外幾乎沒有觀測到漏光、光學(xué)元件的霧度為0.08。
此外，對于除去具有在雙折射率層上層疊有雙折射率層被覆層的層結(jié)構(gòu)的表層前的基材，從雙折射率被覆層的表層表面向著基材界面，在膜厚方向上測定延遲大小的變化和霧度的變化。在從雙折射率層被覆層的表層表面到基材界面一側(cè)約1300埃的位置的區(qū)域中，延遲不變化，霧度減小，在從距表面向著基材界面一側(cè)約1300埃的位置到向著基材界面一側(cè)約2700埃的位置的區(qū)域中，幾乎沒有觀測到延遲和霧度的變化，從距表面向著基材界面一側(cè)約2700埃的位置到基材界面的區(qū)域中，延遲緩慢減小，但沒有觀測到霧度的變化。
因此由上述可知，得到的光學(xué)元件，在從表面到基材界面一側(cè)約1300埃的位置的區(qū)域中存在光擴(kuò)散層，在從表面到向著基材界面一側(cè)約1300埃～2700埃的位置的區(qū)域中存在各向同性層17，從距表面向著基材界面一側(cè)約2700埃的位置到基材界面的區(qū)域中，形成了液晶分子垂直取向的雙折射率層。
實(shí)施例5除了通過旋涂來進(jìn)行表層的除去之外，與實(shí)施例4同法得到光學(xué)元件。
與實(shí)施例2同樣地實(shí)施旋涂。
對于進(jìn)行旋涂得到的光學(xué)元件，與實(shí)施例2同法測定層疊于基材表面的交聯(lián)液晶層的膜厚。該膜厚約為1.35μm。即，除去了從表層到約1500埃深度的層。通過實(shí)施例1所使用的觸針式段差儀來測定除去表層后的膜厚。
對于得到的光學(xué)元件，與實(shí)施例4同樣地測定延遲、漏光、霧度。
該光學(xué)元件在雙折射率層厚度方向的延遲大小約為0nm，相對于厚度方向傾斜45度方向的延遲為50nm，此外幾乎沒有觀測到漏光，光學(xué)元件的霧度為0.08。
實(shí)施例6除了通過使用拋光方法進(jìn)行表層的除去之外，與實(shí)施例4同法得到光學(xué)元件。
與實(shí)施例3同樣地實(shí)施拋光方法。
通過拋光方法，除去了從表層到約1300埃深度的層，得到形成有雙折射率層的光學(xué)元件。
對于得到的光學(xué)元件，與實(shí)施例4同樣地測定延遲、漏光、霧度。
該光學(xué)元件在雙折射率層厚度方向的延遲大小約為0nm，相對于厚度方向傾斜45度方向的延遲為50nm，此外幾乎沒有觀測到漏光，光學(xué)元件的霧度為0.08。
實(shí)施例7除了如下所述實(shí)施旋涂之外，與實(shí)施例4同樣地操作來得到光學(xué)元件。
旋涂如下實(shí)施將形成柱狀體(spacer)時(shí)所使用的粘合劑——隔離片用抗蝕劑NN-780(JSR公司制)溶解于PGMEA中，得到粘合劑濃度為0.015ml/cm2的粘合劑溶液，將該溶液滴加到形成在基材上的交聯(lián)液晶層表面上，在室溫和轉(zhuǎn)速為500rpm的條件下進(jìn)行旋涂10sec，使粘合劑溶液擴(kuò)散到交聯(lián)液晶層的幾乎整個(gè)表面。
對形成在基材上的交聯(lián)液晶層實(shí)施旋涂，接著以預(yù)定的圖案如下形成柱狀體(柱狀體形成工序)，得到在表層形成有柱狀體的光學(xué)元件。
柱狀體形成工序如下實(shí)施從大氣壓減壓至0.15Torr對在交聯(lián)液晶層表層擴(kuò)散有粘合劑溶液的基材進(jìn)行干燥，將干燥后的基材在100℃的加熱板上燒結(jié)3分鐘，通過規(guī)定的掩膜圖案用紫外線進(jìn)行圖案曝光使其固化在圖案上，并顯影，將柱狀體形成圖案。
對于得到的光學(xué)元件，對未形成柱狀體的部分，使用觸針式段差儀(Sloan公司制，制品名“DEKTAK”)測定層疊于基材表面的交聯(lián)液晶層的厚度。
結(jié)果交聯(lián)液晶層的厚度約為1.35μm。
此外，對于得到的光學(xué)元件，與實(shí)施例1同樣地測定延遲、漏光、霧度。
該光學(xué)元件在雙折射率層厚度方向的延遲大小約為0nm，相對于厚度方向傾斜45度方向的延遲為50nm，此外幾乎沒有觀測到漏光、光學(xué)元件的霧度為0.07。
比較例除了不實(shí)施表層的除去之外，與實(shí)施例1同法制造光學(xué)元件。
對于得到的光學(xué)元件，與實(shí)施例1同樣地測定霧度。
比較例1的光學(xué)元件的霧度為1.0。
接著，說明對光擴(kuò)散層被除去的光擴(kuò)散層除去體進(jìn)行再次燒結(jié)得到光學(xué)元件的情況的實(shí)施例。
實(shí)施例8首先，與實(shí)施例5同樣地操作，從雙折射率層被覆層除去光擴(kuò)散層制作光擴(kuò)散層除去體，將其在烘箱中在溫度為230℃下再次進(jìn)行燒結(jié)30分鐘(再燒結(jié))。
對于得到的光學(xué)元件，測定形成于基材面上的雙折射率層的硬度、耐溶劑性、粘合性、耐熱性。
對于光學(xué)元件，其雙折射率層的硬度如下測定使用フイツシヤ一スコ一プ((株)フイツシヤ一-インストルメンツ制，商品代碼，H100VS-HCU Xprog)，根據(jù)DIN50359，在負(fù)荷壓力為1.5mN/40sec，保持時(shí)間為5sec的測定條件下，測定萬能硬度(ユニバ一サル硬度)。
在再燒結(jié)前后測定雙折射率層的萬能硬度。再燒結(jié)前的萬能硬度為144.1，再燒結(jié)后的萬能硬度為161.2。
對于通過再燒結(jié)得到的光學(xué)元件，制作在溶劑中浸漬了5分鐘的光學(xué)元件和未在溶劑中浸漬的光學(xué)元件，將上述光學(xué)元件分別載置于120℃的加熱板上5分鐘，220℃下在烘箱中燒結(jié)20分鐘，測定相對于光學(xué)元件的厚度方向傾斜45度方向的延遲量，測定兩者值的變動(dòng)(相位差)。進(jìn)一步地，對于沒有進(jìn)行再燒結(jié)的光學(xué)元件(實(shí)施例5的光學(xué)元件)與上述同樣地操作，制作在溶劑中浸漬了5分鐘的光學(xué)元件和未在溶劑中浸漬的光學(xué)元件，測定延遲量的變動(dòng)(相位差)。使用γ-丁內(nèi)酯、NMP(N-甲基吡咯烷酮)作為溶劑。結(jié)果，對于不進(jìn)行再燒結(jié)的光學(xué)元件，使用任意一種溶劑時(shí)，相位差均減少了5nm左右，對于通過再燒結(jié)得到的光學(xué)元件，使用任意一種溶劑時(shí)，相位差都僅減少了1nm左右，可見耐溶劑性提高。
通過膠帶剝離試驗(yàn)來測定光學(xué)元件的基材面與雙折射率層的密合性。
膠帶剝離試驗(yàn)如下進(jìn)行使用寬18mm的膠帶(スリ一エム·カンパニ一制，スコツチテ一プ(注冊商標(biāo))(商品代號(hào)，#810))，將該膠帶張貼在光學(xué)元件的表面，在膠帶與基材之間插入雙折射率層，然后，從光學(xué)元件物理剝離膠帶，觀察雙折射率層是否從基材面剝離。
對于通過再燒結(jié)得到的光學(xué)元件和進(jìn)行再燒結(jié)前的光學(xué)元件(實(shí)施例5的光學(xué)元件)，分別連續(xù)地重復(fù)實(shí)施膠帶剝離試驗(yàn)，測定進(jìn)行多少次膠帶剝離試驗(yàn)才能最初觀察到剝離。
對再燒結(jié)前的光學(xué)元件進(jìn)行膠帶剝離試驗(yàn)時(shí)，即使連續(xù)地進(jìn)行20次、25次膠帶剝離試驗(yàn)，雙折射率層也不從基材剝離，連續(xù)地進(jìn)行30次膠帶剝離試驗(yàn)時(shí)才發(fā)現(xiàn)剝離，即使如此，從基材剝離的程度僅約為2％，密合性良好。而對于通過進(jìn)行再燒結(jié)得到的光學(xué)元件，即使連續(xù)地進(jìn)行了30次膠帶剝離試驗(yàn)，也未見剝離，即使連續(xù)地進(jìn)行了50次膠帶剝離試驗(yàn)，也未見剝離。因此可知，通過對光學(xué)元件再燒結(jié)，進(jìn)一步提高了雙折射率層和基材的密合性。
接著，對形成著色層作為功能性層的光學(xué)元件的實(shí)施例進(jìn)行說明。
實(shí)施例9[著色抗蝕劑的制備]使用顏料分散型光致抗蝕劑作為黑矩陣(BM)紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)著色像素的著色材料分散液。顏料分散型光致抗蝕劑如下獲得使用顏料作為著色材料，在分散液組合物(含有顏料、分散劑和溶劑)中加入小珠，用分散機(jī)分散3小時(shí)，然后將除去小珠的分散液和清抗蝕劑(クリアレジスト)(含有聚合物、單體、添加劑、引發(fā)劑和溶劑)混合來得到顏料分散型光致抗蝕劑。得到的顏料分散型光致抗蝕劑具有下述組成。使用涂料振蕩器(ペイントシエ一カ一)(淺田鐵工公司制)作為分散機(jī)。
(黑矩陣用光致抗蝕劑)黑顏料14.0重量份(大日精化工業(yè)(株)制TMブラツク#9550)分散劑1.2重量份
(ビツクケミ-(株)制Disperbyk111)聚合物 2.8重量份(昭和高分子(株)制VR60)單體3.5重量份(サ一トマ一(株)制SR399)添加劑 0.7重量份(綜研化學(xué)(株)制L-20)引發(fā)劑 1.6重量份(2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-丁烷-1-酮)引發(fā)劑 0.3重量份(4，4’，-二乙基氨基二苯甲酮)引發(fā)劑 0.1重量份(2，4-二乙基噻噸酮)溶劑75.8重量份(乙二醇單丁基醚)(紅色(R)著色像素用光致抗蝕劑)紅顏料 4.8重量份(C.I.PR254(チバスペシヤリテイケミカルズ公司制クロモフタ一ルDPP Red BP))黃顏料 1.2重量份(C.I.PY139(BASF公司制パリオトルイエロ一D1819)分散劑 3.0重量份(ゼネカ(株)制ソルスパ一ス24000)單體4.0重量份(サ一トマ一(株)制SR399)聚合物1 5.0重量份引發(fā)劑 1.4重量份(チバガイギ一公司制イルガキユア907)引發(fā)劑 0.6重量份(2，2-’，-二(鄰氯苯基)-4，5，4’，5’-四苯基-1，2’-聯(lián)咪唑)溶劑80.0重量份
(丙二醇單甲基醚乙酸酯)(綠色(G)著色像素用光致抗蝕劑)綠顏料 3.7重量份(C.I.PG7(大日精化制セイカフアストグリ一ン5316P))黃顏料 2.3重量份(C.I.PY139(BASF公司制パリオト一ルイエロ一D1819)分散劑 3.0重量份(ゼネカ(株)制ソルスパ一ス24000)單體4.0重量份(サ一トマ一(株)制SR399)聚合物1 5.0重量份引發(fā)劑 1.4重量份(チバガイギ一公司制イルガキユア907)引發(fā)劑 0.6重量份(2，2-’，-二(鄰氯苯基)-4，5，4’，5’-四苯基-1，2’-聯(lián)咪唑)溶劑80.0重量份(丙二醇單甲基醚乙酸酯)(藍(lán)色(B)著色像素用光致抗蝕劑)藍(lán)顏料 4.6重量份(C.I.PB156(BASF公司制ヘリオゲンブル一L6700F))紫顏料 1.4重量份(C.I.PV23(クラリアント公司制フオスタパ一ムRL-NF)顏料衍生物 0.6重量份(ゼネカ(株)制ソルスパ一ス12000)分散劑 2.4重量份(ゼネカ(株)制ソルスパ一ス24000)單體4.0重量份(サ一トマ一(株)制SR399)聚合物1 5.0重量份引發(fā)劑 1.4重量份
(チバガイギ一公司制イルガキユア907)引發(fā)劑 0.6重量份(2，2’-二(鄰氯苯基)-4，5，4’，5’-四苯基-1，2’-聯(lián)咪唑)溶劑 80.0重量份(丙二醇單甲基醚乙酸酯)上述聚合物-1是相對于100摩爾％的甲基丙烯酸芐基酯∶苯乙烯∶丙烯酸∶甲基丙烯酸2-羥基乙基酯＝15.6∶37.0∶30.5∶16.9(摩爾比)的共聚物加成了16.9摩爾％的2-甲基丙烯酰氧基乙基異氰酸酯而得到的聚合物，重均分子量為42500。
使用著色材料分散液，如下所述在基材上制作黑矩陣。
準(zhǔn)備厚度為0.7mm的熔融成型的鋁硅酸薄板玻璃(美國コ一ニング公司制，商品代號(hào)，1737)，洗滌表面，將其作為基板，通過旋涂法將黑矩陣形成用光致抗蝕劑涂布于基板上來制造涂膜。
涂布后，對于形成有涂膜的基板，在溫度為90℃和加熱時(shí)間為3分鐘的條件下進(jìn)行預(yù)烘烤(預(yù)燒結(jié))，預(yù)燒結(jié)后，通過規(guī)定的圖案，以照射線量為100mJ/cm2進(jìn)行紫外線曝光，曝光后，使用0.05％的KOH水溶液噴霧顯影60秒后，在溫度為200℃和加熱時(shí)間為30分鐘的條件下進(jìn)行后烘烤(主燒結(jié))，形成具有對應(yīng)于預(yù)定形成像素的部位的開孔部的厚度為1.2μm的黑矩陣。
接著，如下所述在基材上制作紅色圖案。
在基板上形成黑矩陣后，通過旋涂法涂布紅色圖案形成用光致抗蝕劑來制造涂膜。
對于制作有涂膜的基材，在溫度為80℃和加熱時(shí)間為5分鐘的條件下進(jìn)行預(yù)烘烤后，通過規(guī)定的圖案，用源于紫外線光源以照射線量300mJ/cm2進(jìn)行定位曝光(アライメント露光)，曝光后，使用0.1％的KOH水溶液噴霧顯影60秒后，作為燒結(jié)工序，在溫度為200℃和加熱時(shí)間為60分鐘的條件下進(jìn)行后烘烤，在相當(dāng)于黑矩陣的規(guī)定的開孔部的位置上形成厚度為2.31μm的紅色圖案。
此外，與上述紅色圖案的形成工序同樣地操作，使用綠色圖案形成用光致抗蝕劑形成厚度為2.62μm的綠色圖案，此外，然后，使用藍(lán)色圖案形成用光致抗蝕劑形成厚度為2.90μm的藍(lán)色圖案，從而在相當(dāng)于黑矩陣的不同的開孔部的位置上排列紅色、綠色和藍(lán)色的各種顏色的圖案，形成紅色、綠色和藍(lán)色的三種顏色的圖案排列的涂膜的圖案。
對于如此得到的涂膜的圖案，將黑矩陣層疊形成于基材表面上，進(jìn)一步地，層疊形成各種顏色的著色像素部，并且在表層以覆蓋著色像素部的方式形成光擴(kuò)散層。
對于形成有涂膜圖案的基材，通過進(jìn)行等離子體干法蝕刻來除去光擴(kuò)散層，得到在基板面上形成有含有著色像素部和黑矩陣的著色層的光學(xué)元件。等離子體干法蝕刻的條件與實(shí)施例1相同，從表層表面蝕刻至向著基材面1000埃深度的位置。
對于該光學(xué)元件，測定進(jìn)行等離子體干法蝕刻前后的霧度。與實(shí)施例1同樣地實(shí)施霧度的測定。結(jié)果，進(jìn)行等離子體干法蝕刻前的霧度為3.36，進(jìn)行等離子體干法蝕刻后的霧度為2.5。
權(quán)利要求
1.光學(xué)元件的制造方法，該方法是在具有透光性的基材的表面上層疊含有功能性物質(zhì)的功能性層，使透過功能性層的光的狀態(tài)隨功能性物質(zhì)而改變，其特征在于，該方法包括將含有功能性物質(zhì)的功能性層組成液涂布于基材的表面形成涂膜的涂布工序；和對表面形成了涂膜的基材進(jìn)行燒結(jié)以形成功能性層的燒結(jié)工序；在燒結(jié)工序中，以覆蓋功能性層的方式形成功能性層被覆層，并且，從功能性層被覆層的表層向著功能性層被覆層和功能性層的界面的方向形成使透過功能性層的光擴(kuò)散的光擴(kuò)散層，具有除去燒結(jié)工序所形成的功能性層被覆層中的至少光擴(kuò)散層的被覆層除去工序。
2.權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述被覆層除去工序后，還具有對從包括功能性層和功能性層被覆層的層除去光擴(kuò)散層的部分進(jìn)行燒結(jié)的再燒結(jié)工序。
3.權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法，其中使功能性層暴露于表面來進(jìn)行所述被覆層除去工序。
4.權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件的制造方法，其中使功能性層暴露于表面來進(jìn)行所述被覆層除去工序。
5.權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法，所述燒結(jié)工序中，在功能性層被覆層中，在光擴(kuò)散層和功能性層之間，形成光擴(kuò)散性比光擴(kuò)散層小的中間層，并且使中間層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
6.權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述燒結(jié)工序中，在功能性層被覆層中，在光擴(kuò)散層和功能性層之間，形成光擴(kuò)散性比光擴(kuò)散層小的中間層，并且使中間層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
7.光學(xué)元件的制造方法，其是在具有透光性的基材表面上層疊能夠使光雙折射的雙折射率層的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，該方法包括將包含液晶和添加劑的雙折射率層組成液涂布于基材表面形成涂膜的涂布工序，其中所述液晶具有聚合性，所述添加劑包含賦予液晶分子取向性的取向劑；和對涂膜中所包含的液晶分子賦予取向性的取向工序；和在維持液晶分子的取向性的同時(shí)，使液晶分子之間進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)的交聯(lián)工序；和對形成有含有交聯(lián)聚合了的液晶的涂膜的基材進(jìn)行燒結(jié)以形成雙折射率層的燒結(jié)工序；在燒結(jié)工序中，以覆蓋雙折射率層的方式形成雙折射率層被覆層，并且，從雙折射率層被覆層的表層向著雙折射率層被覆層和雙折射率層的界面的方向形成使透過雙折射率層的光擴(kuò)散的光擴(kuò)散層，具有除去燒結(jié)工序中所形成的雙折射率層被覆層中的至少光擴(kuò)散層的工序。
8.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其中在所述被覆層除去工序后，還具有對從包括雙折射率層和雙折射率層被覆層的層除去光擴(kuò)散層的部分進(jìn)行燒結(jié)的再燒結(jié)工序。
9.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，所述光學(xué)元件中，在具有透光性的基材和雙折射率層之間形成含有取向劑的取向膜，該取向劑賦予液晶分子取向性，在涂布工序之前，具有將取向膜組成液涂布于基材的表面形成取向膜的取向膜形成工序，其中所述取向膜組成液包含賦予液晶分子取向性的取向劑，涂布工序如下進(jìn)行將雙折射率層組成液涂布到取向膜上形成涂膜。
10.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述取向劑使液晶分子垂直取向。
11.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述交聯(lián)工序是在空氣氛圍中進(jìn)行的。
12.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述交聯(lián)工序是在惰性氣體氛圍中進(jìn)行的。
13.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，使雙折射率層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
14.權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，使雙折射率層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
15.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述燒結(jié)工序中，在雙折射率層被覆層中，在光擴(kuò)散層和雙折射率層之間，形成光擴(kuò)散性比光擴(kuò)散層小的中間層，并且使中間層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
16.權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述燒結(jié)工序中，在雙折射率層被覆層中，在光擴(kuò)散層和雙折射率層之間，形成光擴(kuò)散性比光擴(kuò)散層小的中間層，并且使中間層暴露于表面來進(jìn)行被覆層除去工序。
17.權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，通過利用能夠溶解光擴(kuò)散層的溶劑的旋涂來進(jìn)行被覆層除去工序。
18.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，通過利用能夠溶解光擴(kuò)散層的溶劑的旋涂來進(jìn)行被覆層除去工序。
19.權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，通過利用粘合劑溶液的旋涂來進(jìn)行被覆層除去工序，該粘合劑溶液是將構(gòu)成下述結(jié)構(gòu)體的粘合劑溶于溶劑而成的、并且能夠溶解光擴(kuò)散層，其中所述結(jié)構(gòu)體可以在除去光擴(kuò)散層而暴露的表面上形成積層。
20.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，通過利用粘合劑溶液的旋涂來進(jìn)行被覆層除去工序，該粘合劑溶液是將構(gòu)成下述結(jié)構(gòu)體的粘合劑溶于溶劑而成的、并且能夠溶解光擴(kuò)散層，其中所述結(jié)構(gòu)體可以在除去光擴(kuò)散層而暴露的表面上形成積層。
21.權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述被覆層除去工序是通過等離子體干法蝕刻來進(jìn)行的。
22.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述被覆層除去工序是通過等離子體干法蝕刻來進(jìn)行的。
23.權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述被覆層除去工序是通過用磨料拋光表層的拋光方法來進(jìn)行的。
24.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其中，所述被覆層除去工序是通過用磨料拋光表層的拋光方法來進(jìn)行的。
25.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述基材具有著色層。
26.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，所述基材具有雙折射特性與雙折射率層不同的異雙折射率層。
27.光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于該裝置具有涂膜形成設(shè)備，其包括載置具有透光性的基材的載置容器、可以將含有功能性物質(zhì)的功能性層組成液涂布于基材表面的涂布部、和使載置容器內(nèi)的氣體脫氣的脫氣結(jié)構(gòu)；功能性層形成設(shè)備，其具有對形成有涂膜的基材進(jìn)行燒結(jié)的燒結(jié)部，并且使形成在基材上的涂膜為功能性層和功能性層被覆層層疊的層結(jié)構(gòu)；表層除去設(shè)備，其包括在向著功能性層和功能性層被覆層的界面的方向上除去形成在基材上的層結(jié)構(gòu)的表層的除去部，和根據(jù)被除去的表層的量來停止除去部的運(yùn)轉(zhuǎn)的停止部。
28.權(quán)利要求27所述的光學(xué)元件的制造裝置，其中，所述功能性層組成液含有液晶和添加劑，所述液晶具有通過紫外線的照射而發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)的聚合性，所述添加劑含有賦予液晶分子取向性的取向劑；所述功能性層形成設(shè)備結(jié)構(gòu)如下具有對涂膜中所含的液晶分子賦予取向性的取向賦予部，和對涂膜照射紫外線的光照部，并且使形成在基材上的涂膜為功能性層和功能性層被覆層層疊的層結(jié)構(gòu)。
29.權(quán)利要求28所述的光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于，所述功能性層形成設(shè)備具有用空氣或惰性氣體填充涂膜的周圍的氣體填充部，并且光照部配置成能在涂膜的周圍被空氣或惰性氣體填充的狀態(tài)下照射紫外線。
30.權(quán)利要求27所述的光學(xué)元件的制造裝置，其中，所述除去設(shè)備是旋涂設(shè)備，該旋涂設(shè)備包括支撐基板使其能夠旋轉(zhuǎn)的支撐部；根據(jù)從層結(jié)構(gòu)除去的表層的量滴加能夠溶解層結(jié)構(gòu)的表層的溶解液的滴加部；進(jìn)行控制、使基板旋轉(zhuǎn)從而使溶解液能夠在基板面上擴(kuò)散的旋轉(zhuǎn)控制部；和，使表層干燥的干燥部。
31.權(quán)利要求28所述的光學(xué)元件的制造裝置，其中，所述除去設(shè)備是旋涂設(shè)備，該旋涂設(shè)備包括支撐基板使其能夠旋轉(zhuǎn)的支撐部；根據(jù)從層結(jié)構(gòu)除去的表層的量滴加能夠溶解層結(jié)構(gòu)的表層的溶解液的滴加部；進(jìn)行控制、使基板旋轉(zhuǎn)從而使溶解液能夠在基板面上擴(kuò)散的旋轉(zhuǎn)控制部；和，使表層干燥的干燥部。
32.權(quán)利要求27所述的光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于，所述除去設(shè)備是等離子體干法蝕刻設(shè)備。
33.權(quán)利要求28所述的光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于，所述除去設(shè)備是等離子體干法蝕刻設(shè)備。
34.權(quán)利要求27所述的光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于，所述除去設(shè)備是能夠拋光層結(jié)構(gòu)的表層的拋光設(shè)備。
35.權(quán)利要求28所述的光學(xué)元件的制造裝置，其特征在于，所述除去設(shè)備是能夠拋光層結(jié)構(gòu)的表層的拋光設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明的制造方法是在具有透光性的基材(2)表面層疊含有功能性物質(zhì)的功能性層(3)，根據(jù)功能性物質(zhì)來改變透過功能性層(3)的光的狀態(tài)，其特征在于，其具有將含有功能性物質(zhì)的功能性層組成液涂布于基材(2)的表面形成涂膜的涂布工序，對表面形成有涂膜的基材(2)進(jìn)行燒結(jié)形成功能性層(3)的燒結(jié)工序，燒結(jié)工序中以覆蓋功能性層(3)的方式形成功能性層被覆層，并且從功能性層被覆層的表層向著功能性層被覆層和功能性層(3)的界面的方向形成使透過功能性層(3)的光擴(kuò)散的光擴(kuò)散層，所述被覆層除去工序中，除去通過燒結(jié)工序形成的功能性層被覆層中的至少光擴(kuò)散層。
文檔編號(hào)G02B5/30GK1854852SQ20061007746
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者末益淳志 申請人:大日本印刷株式會(huì)社