積層型光学機能層の製造方法
【課題】 重合型液晶層上に形成する光学機能層の膜剥がれや膜残りを防ぐことが可能な積層型光学機能層の製造方法を提供する。
【解決手段】 積層型光学機能層１０の形成方法は、ガラス基板１１の一面側に重合型液晶層１０Ａ（第１の光学機能層）を形成する工程と、形成した重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施す工程と、プラズマ処理を施した重合型液晶層１０Ａの表面にカラーフィルタ層１０Ｂ（第２の光学機能層）を形成する工程とを含むものである。重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施すことで、その表面が改質され、重合型液晶層１０Ａに対するカラーフィルタ層１０Ｂの密着性が制御される。
【解決手段】 積層型光学機能層１０の形成方法は、ガラス基板１１の一面側に重合型液晶層１０Ａ（第１の光学機能層）を形成する工程と、形成した重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施す工程と、プラズマ処理を施した重合型液晶層１０Ａの表面にカラーフィルタ層１０Ｂ（第２の光学機能層）を形成する工程とを含むものである。重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施すことで、その表面が改質され、重合型液晶層１０Ａに対するカラーフィルタ層１０Ｂの密着性が制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重合型液晶層と光学機能層とを積層してなる積層型光学機能層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置においては、各種液晶モードの視野角補償フィルムや直線偏光板、あるいは吸収型円偏光板（λ／４板、λ／２板）などとして、位相差フィルム（位相差素子）が設置されている。また、近年では、この位相差フィルムを、重合型の高分子液晶材料からなる液晶層を用いて形成したものが提案されている（例えば、特許文献１〜６）。
【０００３】
中でも、特許文献１では、耐熱性や耐薬品性等の信頼性を向上させるために、上記のような重合型液晶による位相差フィルムを液晶表示装置の内部に設ける（インセル）技術が提案されている。また、特許文献６には、位相差フィルム上にカラーフィルタを積層した構成が提案されている。このように、位相差フィルムをインセルとした場合、位相差フィルムの一面にカラーフィルタなどの他の光学機能層を密着させて形成することになる。
【特許文献１】特開平７−１９９１７３号公報
【特許文献２】特表２００１−５００９８４号公報
【特許文献３】特開２００１−５６４８４号公報
【特許文献４】特開２００５−２７２５６０号公報
【特許文献５】ＵＳＰ５，６１２，８０１
【特許文献６】特開平４−１２３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように、重合型液晶層からなる位相差フィルムをインセルとし、この上にカラーフィルタなどの他の光学機能層を形成する場合には、この光学機能層を構成する材料によって、重合型液晶層に対する密着性が高くなり過ぎて（あるいは、低くなり過ぎて）しまい、適度な密着性を確保することができなかった。このため、光学機能層の成膜時に膜剥がれや膜残りが生じてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、重合型液晶層上に形成する光学機能層の膜剥がれや膜残りを防ぐことが可能な積層型光学機能層の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による積層型光学機能層の製造方法は、透明基板上に、配向規制された重合型液晶よりなる第１の光学機能層を形成する工程と、第１の光学機能層の表面にプラズマ処理を施す工程と、第１の光学機能層のプラズマ処理を施した面に、第２の光学機能層を形成する工程とを含むものである。
【０００７】
本発明による積層型光学機能層の製造方法では、配向規制された重合型液晶からなる第１の光学機能層の表面にプラズマ処理を施すことにより、第１の光学機能層の表面が改質される。この表面に、第２の光学機能層を形成することにより、第１の光学機能層に対する第２の光学機能層の密着性が適度な大きさに調整される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の積層型光学機能層の製造方法によれば、配向規制された重合型液晶からなる第１の光学機能層の表面にプラズマ処理を施したのち、第２の光学機能層を形成するようにしたので、第１の光学機能層に対する第２の光学機能層の密着性が調整され、第２の光学機能層の膜残りや膜剥がれを防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る積層型光学機能層１０を備えた液晶表示装置１の概略構成を表すものである。液晶表示装置１は、重合型液晶層１０Ａ（第１の光学機能層）の一面にカラーフィルタ層（第２の光学機能層）１０Ｂが形成された積層型光学機能層１０が組み込まれた構成となっている。この液晶表示装置１は、一対のガラス基板１１，１８間に、配向膜１２、積層型光学機能層１０、第１電極１３、配向膜１４、液晶層１５、配向膜１６、および第２電極１７をこの順に積層してなり、ガラス基板１１の上面には偏光板２０、ガラス基板１８の下面には、位相差板１９および偏光板２１が貼り付けられている。さらに、偏光板２１の下方には、光源２２や反射板２３が設けられている。このような液晶表示装置１は、液晶テレビやノート型パソコンなどの電子機器用表示モニタとして用いられる。
【００１１】
ガラス基板１１の一面には、配向膜１２を介して積層型光学機能層１０の重合液晶層１０Ａが形成されている。重合型液晶層１０Ａは、液晶表示装置１においては、例えば視野角補償用の位相差フィルムとして機能するようになっている。
【００１２】
重合型液晶層１０Ａは、例えば、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示したような液晶分子の配列規則性を有する材料によって構成されている。図２（Ａ）は、水平配向型のネマティック液晶１０Ａ−１であり、棒状の液晶分子が基板面に対して水平方向に配向したものである。図２（Ｂ）は、垂直配向型のネマティック液晶１０Ａ−２であり、棒状の液晶分子が基板面に対して垂直方向に配向したものである。図２（Ｃ）は、コレステリック液晶１０Ａ−３を示し、棒状の液晶分子が基板面に対して水平な面内で回転しつつ螺旋状に配列したものである。図２（Ｄ）は、円盤状または棒状の液晶分子が基板面から離れるに従って、チルト角が徐々に変化していくようなハイブリッド配向となっている。
【００１３】
この重合型液晶層１０Ａは、液晶分子の配列（配向状態）によって、所定のリタデーションが得られるようになっている。また、配向膜１２は、重合型液晶層１０Ａの配向を制御するためのものであり、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド、ポリビニルアルコールなどの樹脂材料に、ラビングなどの配向処理を施したものにより構成されている。あるいは、配向性を有する支持基板、例えば延伸フィルムなどを用いることにより、ガラス基板１１と配向膜１２とが一体となっている構成であってもよい。
【００１４】
カラーフィルタ層１０Ｂは、重合型液晶層１０Ａに隣接して設けられ、例えば、図３に示したように、ブラックマトリックスＢＭの開口領域に、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のカラーフィルタが規則的に配列したものである。このカラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂは、例えば、顔料分散型カラーフィルタ等であり、赤色、緑色および青色の成分のうちのいずれか１色を効果的に透過し、それ以外の２色の光を効果的に吸収するものであれば、特に限定されるものではない。また、透過型であっても反射型であってもよい。カラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂの厚みは、それぞれ例えば１μｍ〜２μｍ程度である。
【００１５】
ブラックマトリックスＢＭは、画素毎の発光区域を区画すると共に、各色の区域どうしの境界における外光の反射の防止および画素間の光漏れを防止し、コントラストを高めるためのものである。このブラックマトリクスＢＭは、金属、金属酸化物および金属窒化物の薄膜層を積層してなり、例えば、ＣｒＯｘ（ｘは任意数）およびＣｒの積層からなる２層クロムブラックマトリクス、あるいは反射率を低減させたＣｒＯｘ、ＣｒＮｙおよびＣｒ（ｘ，ｙは任意数）の積層からなる３層クロムブラックマトリクスなどにより構成され、厚みは例えば０．２μｍ〜２．０μｍである。
【００１６】
液晶層１５は、例えばネマティック液晶、スメクティック液晶、コレステリック液晶などの液晶材料より構成され、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＩＰＳ（In Plane Switching）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モードなどのセル構造を有している。第１電極１３および第２電極１７は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明電極により構成され、配向膜１４，１６は、例えばポリイミドなどの樹脂材料によって構成されている。
【００１７】
偏光板２０，２１は、特定の方向に振動する偏光を透過させるようになっており、それぞれの透過軸が、互いに直交するように配置されている。光源２２としては、例えば、導光板などを用いたエッジライト型のバックライトが用いられ、偏光板２１側へ光が照射されるようになっている。但し、これに限らず、直下型のバックライトであってもよい。また、反射板２３は光源２２あるいは偏光板２１の側から戻ってきた光を拡散させて、再び表示光として利用する（リサイクル）ために設けられるものである。
【００１８】
次に、上記のような液晶表示装置１の積層型光学機能層１０の形成方法について、図３および図４を参照して説明する。この積層型光学機能層１０の形成方法は、ガラス基板１１の一面側に重合型液晶層１０Ａ（第１の光学機能層）を形成する工程と、形成した重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施す工程と、プラズマ処理を施した重合型液晶層１０Ａの表面にカラーフィルタ層１０Ｂ（第２の光学機能層）を形成する工程とを含むものである。なお、図４では、液晶層１０Ａ−１、重合型液晶層１０Ａにおいて所定の方向に配向する液晶分子の一例について模式的に示している。
【００１９】
（重合型液晶層１０Ａの形成）
まず、図４（Ａ）に示したように、ガラス基板１１の一面に、上述の材料等よりなる配向膜１２を形成したのち、この配向膜１２に対してラビング処理などの配向規制処理を施す。ラビング処理は、例えば、レーヨン、綿、ポリアミド、ポリメチルメタアクリレートなどの材料からなるラビング布を金属ロールに捲きつけ、このロールを配向膜１２に接した状態で回転させることによって施すことができる。
【００２０】
次いで、図４（Ｂ）に示したように、配向規制処理を施した配向膜１２上に液晶層１０Ａ−１を成膜する。このとき、例えば室温で液晶相を示さない液晶材料などを用いた場合には、加熱処理によって配向処理を施すようにする。このように、配向膜１２の配向規制力や加熱処理を施すことによって、液晶層１０Ａ−１内の液晶分子を所望の方向に配向させる。液晶材料としては、重合性を有する高分子液晶材料、例えば、化１〜化５に示したネマティック液晶や、コレステリック液晶が用いられ、必要に応じて２種以上を混合するようにしてもよい。このとき、液晶材料を、例えば液晶材料が可溶な各種溶媒（トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸エチル）などの単一または混合溶媒に溶かして用いることにより、例えばスピンコート法などの各種コーティング法により、配向膜１２上に液晶層１０Ａ−１を容易に塗布形成することができる。なお、この場合、用いた溶媒については、液晶層１０Ａ−１成膜後に、例えば加熱処理または減圧乾燥処理を施すことにより除去するようにする。
【００２１】
【化１】
【００２２】
【化２】
【００２３】
【化３】
【００２４】
【化４】
【００２５】
【化５】
【００２６】
また、液晶層１０Ａ−１への添加剤として、例えばメガファックＲ−０８，Ｒ−９０，Ｆ−４８３（商品名；大日本インキ社製）、ＢＹＫ３６１（商品名；ビックケミー社製）、ポリフロー４６１（商品名；共栄社化学社製）などの界面活性剤を用いることができる。この界面活性剤の添加量としては、液晶の配向を阻害しない範囲で、液晶材料に対して０．０１重量％〜１０重量％程度であることが好ましい。さらに、光開始剤として、ＩＲＧＡＣＵＲ９０７，３６９，１８４，８１９、ＯＸＥ０１、ＯＸＥ０２（商品名；チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）、ルシリンＴＰＯ（商品名；ＢＡＳＦ社製）などを用いることができ、必要に応じて２種以上を用いたり、他の光開始剤を混合するようにしてもよい。光開始剤の添加量は、０．０１重量％〜１５重量％、好ましくは０．１重量％〜１２重量％、より好ましくは０．５重量％〜１０重量％の範囲とする。
【００２７】
次いで、図４（Ｃ）に示したように、形成した液晶層１０Ａ−１に対して、例えば紫外線（ＵＶ）を照射することにより、三次元架橋処理を施す。このとき、紫外線ＵＶを照射する光源としては、例えば低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯などの水銀励起光源や、キセノン光源を用いることができる。但し、光開始剤の感度の高い波長領域に強度ピークを有する光源を選択することが好ましい。これにより、液晶層１０Ａ−１内の分子を三次元の鎖状あるいは網状に結合させ、液晶層１０Ａ−１を硬化させることができる。なお、この三次元架橋処理は、紫外線の他にも、粒子線や電磁線などの放射線を照射することによっても施すことができる。
【００２８】
続いて、三次元架橋処理を施した液晶層１０Ａ−１に対して、さらに架橋を促進させるために重合処理を施す。重合処理は、例えば空気または窒素雰囲気中で、１５０℃〜２５０℃の熱処理を施すこと（熱重合）により行う。これにより、液晶層１０Ａ−１内の分子が重合し、位相差フィルムとしての重合型液晶層１０Ａを形成することができる。
【００２９】
（プラズマ処理）
次に、図４（Ｄ）に示したように、形成した重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施す。プラズマ処理としては、重合型液晶層１０Ａ内部の三次元架橋構造を崩さない条件であれば特に限定されないが、好ましくは、大気圧（ＡＰ）プラズマ処理とする。この際、重合型液晶層１０Ａおよび光学機能層１０Ｂの構成材料や、これらの間で必要とされる密着性の度合いに応じて、処理条件、例えばガス流量、電力、基板とのギャップ（膜面から電極までの距離）、搬送速度などの条件を適宜設定する。
【００３０】
（カラーフィルタ層１０Ｂの形成）
次に、プラズマ処理を施した重合型液晶層１０Ａの表面に、カラーフィルタ層１０Ｂを直接成膜する。まず、重合型液晶層１０Ａの表面に、上述の金属クロムを含む薄膜の積層体を、例えば蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等により形成する。このとき、金属クロムを含有する上述の材料を用いることで、光学濃度、耐洗浄性および加工特性等に有利となる。続いて、形成した薄膜積層体に対して、例えばフォトリソグラフィ法により、フォトレジストの塗布、パターンマスクを用いた露光、現像、エッチング、および洗浄等の工程を経ることにより、ブラックマトリックスＢＭを形成する。なお、このブラックマトリックスＢＭは、無電界めっき法や黒色のインキ組成物を用いた印刷法等によっても形成することができる。
【００３１】
こののち、カラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂを、ブラックマトリクスＢＭの開口領域に、例えばフォトリソグラフィ法を用いてパターニング形成するか、あるいは、各色に着色したインキ組成物を調製して、各色毎に印刷するようにして形成する。また、このとき、カラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂの各色を形成するごとに、上述のプラズマ処理を施すようにしてもよい。例えば、赤色（Ｒ）のパターンを形成したのち、さらにプラズマ処理を施した上で、緑色（Ｇ）あるいは青色（Ｂ）のパターンを形成することが好ましい。すなわち、カラーフィルタ層１０Ｂのパターン形成回数に応じて、少なくとも２回以上のプラズマ処理を施すことが好ましい。以上の工程により、ガラス基板１１上に積層型光学機能層１０を形成する（図３）。
【００３２】
このように、本実施の形態の積層型光学機能層１０の形成方法では、ガラス基板１１上に形成された重合型液晶層１０Ａの表面に、プラズマ処理を施すことで、重合型液晶層１０Ａの表面が改質され、重合型液晶層１０Ａに対するカラーフィルタ層１０Ｂの密着性を適度な大きさに調整することができる。よって、成膜時の膜残りや膜剥がれを防ぐことが可能となる。
【００３３】
ここで、重合型液晶層１０Ａの表面処理としては、他に低圧水銀灯などを用いたＵＶ洗浄処理などが挙げられるが、この場合、三次元架橋した分子の結合が切れてしまい、酸化が発生し、リタデーションが低下したり、耐熱性が下がってしまう。本実施の形態では、プラズマ処理によって重合型液晶層１０Ａおよびカラーフィルタ層１０Ｂの特性を損なうことなく、表面改質を行うことができる。
【００３４】
また、重合型液晶層１０Ａを形成する工程において、重合性を有する液晶層１０Ａ−１に対して三次元架橋処理を施すことにより、後の工程でカラーフィルタ層１０Ｂを形成する際や液晶セル化の際における温度変化によって、重合型液晶層１０Ａの光学特性が劣化することを防止することができる。さらに、この三次元架橋処理ののちに重合処理（熱重合）を施すことで、三次元架橋を促進させることができる。
【００３５】
また、重合型液晶層１０Ａを、図２（Ａ）に示したようなネマティック液晶材料を用いて形成することにより、液晶分子の長軸方向が実質的に基板面に対して水平に配向した位相差フィルム（Ａプレート）として用いることができる。また、図２（Ｂ）に示したようなネマティック液晶材料を用いて形成することにより、液晶分子の長軸方向が実質的に基板面に対して垂直方向に配向した位相差フィルム（ポジティブＣプレート）として用いることができる。
【００３６】
また、重合型液晶層１０Ａを、図２（Ｃ）に示したようなコレステリック液晶材料を用いて形成することにより、紫外域に選択反射を有する位相差フィルム（ネガティブＣプレート）や紫外線反射膜、可視光域に選択反射を有するカラー反射板、赤外域に選択反射を有する熱線カット板などとして用いることができる。
【００３７】
また、重合型液晶層１０Ａを、図２（Ｄ）に示したようなハイブリッド配向型の液晶材料を用いて形成することにより、例えばＯプレート位相差フィルムなどとして用いることができる。
【００３８】
次に、本発明の変形例について説明する。
【００３９】
（変形例１）
図５（Ａ），図５（Ｂ）および図６（Ａ），図６（Ｂ）は、それぞれ、積層型光学機能層１０において重合型液晶層１０Ａ（第１の光学機能層）に隣接して形成される第２の光学機能層の一例を示すものである。
【００４０】
図５（Ａ）は、例えばスペーサやシール部などとして機能し、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂の混合物により構成された柱層２４を形成したものである。図５（Ｂ）は、例えば、重合型液晶層１０Ａやカラーフィルタ層を保護するために設けられ、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂の混合物により構成された保護層２５を形成したものである。
【００４１】
図６（Ａ）は、パターニングされた光透過層２６を形成したものであり、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂の混合物により構成されている。光透過層２６は、具体的には、セル内部に反射部と透過部とを有する液晶表示装置において、セルギャップを調整するために用いられるものである。図６（Ｂ）は、パターニングされた透明電極層２７を形成したものである。
【００４２】
このように、第２の光学機能層としては、図１および図３に示したようなカラーフィルタ層１０Ｂに限らず、他の光学機能を有する有機層、あるいは透明電極などの無機層を形成するようにしてもよい。これにより、重合型液晶層１０Ａ上に形成する光学機能層が、図５（Ａ），図５（Ｂ）および図６（Ａ）のように有機層である場合には、通常、重合型液晶層との密着性が高すぎて成膜時に膜残りが生じるが、プラズマ処理を施すことで、密着性が低下し、膜残りを防ぐことができる。一方、光学機能層が、図６（Ｂ）のように無機層である場合には、通常、重合型液晶層との密着性が低すぎて成膜時に膜剥がれが生じるが、プラズマ処理を施すことで、密着性が向上し、膜剥がれを防ぐことができる。
【００４３】
なお、本発明における「光学機能層」とは、その層自体が光学的な機能を有しているという意味に限定されず、液晶表示装置全体に関する何らかの光学的な機能に寄与する層を意味するものとする。
【００４４】
（変形例２）
また、図７には、積層型光学機能層１０の重合型液晶層１０Ａ（第１の光学機能層）の変形例（重合型液晶層１１Ａ）を示す。図に示したように、重合型液晶層１１Ａは、配向膜１２上でパターニング形成された構成であってもよい。この場合、パターニングされた重合型液晶層１１Ａを平坦化させる平坦化層２８が設けられる。この平坦化層２８は、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂の混合物により構成されている。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４６】
（実施例１−１）
実施例１−１として、図３に示したような積層型光学機能層１０を形成した。この際、まず、化１に示したネマティック液晶を用いて、下記のような組成物Ａを調整した。一方、ガラス基板１１上に、ラビング処理済みの配向膜１２を形成した。但し、配向膜１２としては、ＡＬ１２５４（商品名；ＪＳＲ社製）を用いた。
[組成物Ａ]
化１ ：２０重量％
ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７ ：１重量％
メガファックＲ−０８ ：０．０２重量％
ＰＧＭＥＡ ：７８．９８重量％
【００４７】
次いで、上記組成物Ａを、配向膜１２上にスピンコート法にて塗布したのち、減圧乾燥(最終到達真空度５０Ｐａ)により溶剤を除去した。こののち、ホットプレート上(９０℃)にて、３分間配向処理を行うことにより、配向膜１２上に液晶層１０Ａ−１を形成した。
【００４８】
続いて、液晶層１０Ａ−１に対して紫外線ＵＶを照射することにより、三次元架橋処理を施した。この際、光源としては超高圧水銀灯を用い、照度２０ｍＷ／ｃｍ2、露光時間４０秒、窒素雰囲気中（酸素濃度０．１％以下）とした。こののち、窒素雰囲気中のオーブン（２２０℃、酸素濃度１％以下）にて６０分間熱処理を行なうことにより、液晶層１０Ａ−１を熱重合させ、重合型液晶層１０Ａを形成した。
【００４９】
このようにして形成した重合型液晶層１０Ａの膜厚を、触針式段差計にて測定したところ１．１μｍであった。また、正面のリタデーションを測定したところ、１１０ｎｍであり、ラビング軸に沿って傾斜させたところ、−５０°のリタデーションは８２ｎｍ、＋５０°のリタデーションは８１ｎｍであった。よって、Ａプレート位相差フィルムが形成されていることが確認できた。
【００５０】
次に、上記のようにして形成した重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施した。この際、プラズマ装置としては、ＡＤＭＡＳＴＥＲII−６２０ｄ（イースクエア社製）を用いた大気圧プラズマで処理を行った。また、ＣＤＡ（クリーンドライエア）ガス流量：１５０ｍｌ／分、電力：２．０ｋＷ、基板とのギャップ：３．０ｍｍ、窒素ガス流量：２５０ｌ／分、搬送速度：５ｍ／分とした。
【００５１】
次いで、プラズマ処理を施した重合型液晶層１０Ａの表面に、カラーフィルタ層１０Ｂ（カラーフィルタＲ，Ｇ，ＢおよびブラックマトリクスＢＭ）を、フォトリソグラフィ法を用いてパターン形成することにより、積層型光学機能層１０を形成した。形成されたカラーフィルタ層１０Ｂについて、顕微鏡観察および触針式段差計により、パターンの確認、膜厚の測定を行ったところ、素ガラス上に形成した場合と同程度の線幅、膜厚となっていることが確認できた。また、フォトリソグラフィ法により膜を除去した部分についてＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）により観察を行ったが、膜残りは観察されなかった。
【００５２】
（実施例１−２）
実施例１−２として、上記実施例１−１と同様にして形成した重合型液晶層１０Ａに対してフォトマスクを介して露光したのち、メチルエチルケトンにて現像しパターニングを行うことで、図７の変形例２に示したような重合型液晶層１１Ａを形成した。こののち、形成した重合型液晶層１１Ａの表面に、上記実施例１−１と同様にしてプラズマ処理を施し、その上に平坦化層２８を形成することにより、積層型光学機能層１０を形成した。このようにして形成した実施例１−２の平坦化層２８について、上記実施例１−１と同様にして膜厚の測定を行ったところ、膜が均一に形成され、膜剥がれや膜残りは観察されなかった。
【００５３】
（比較例１−１）
上記実施例１−１の比較例１−１として、形成した重合型液晶層の表面にプラズマ処理を施さなかったこと以外は、上記実施例１−１と同様にして積層型光学機能層を形成したところ、カラーフィルタ層形成時のパターン除去部分に膜残りが生じてしまった。
【００５４】
（比較例１−２）
上記実施例１−２の比較例１−２として、形成した重合型液晶層の表面にプラズマ処理を施さなかったこと以外は、上記実施例１−２と同様にして積層型光学機能層を形成したところ、平坦化層形成時に膜がはじいてしまい、上手く成膜できなかった。
【００５５】
（実施例２−１）
実施例２−１として、図３に示したような積層型光学機能層１０を形成した。まず、化１および化２に示したネマティック液晶を用いて、下記のような組成物Ｂを調整し、配向膜１２として、ＬＸ１４００（商品名：日立化成デュポン社製）を用いたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、配向膜１２上に重合型液晶層１０Ａを形成した。
[組成物Ｂ]
化１ ：２０重量％
化２ ：１重量％
ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７ ：１ 重量％
メガファックＲ−０８ ：０．０２重量％
ＰＧＭＥＡ ：７７．９８重量％
【００５６】
このようにして形成した重合型液晶層１０Ａの膜厚を、触針式段差計にて測定したところ０．９μｍであった。また、正面のリタデーションを測定したところ、９０ｎｍであり、ラビング軸に沿って傾斜させたところ、−５０°のリタデーションは６０ｎｍ、＋５０°のリタデーションは１１０ｎｍであった。よって、液晶分子のチルト角が変化している位相差フィルム（Ｏプレート）が形成されていることが確認できた。
【００５７】
次に、重合型液晶層１０Ａの表面に、電力を３．０ｋＷとしたこと以外は、上記実施例１と同様の条件でプラズマ処理を施し、この表面にカラーフィルタ層１０Ｂをフォトリソグラフィ法により形成した。但し、実施例２では、カラーフィルタ、Ｒ，Ｇ，ＢおよびブラックマトリクスＢＭの各色をそれぞれパターン形成するごとに、すなわち計４回のプラズマ処理を施すようにした。形成したカラーフィルタ層１０Ｂについて、顕微鏡観察および触針式段差計により、パターンの確認、膜厚の測定を行ったところ、素ガラス上に形成した膜と同等の線幅、膜厚が形成されていることが確認できた。また、膜が除去された部分についてＳＥＭ観察を行ったが、膜残りは観察されなかった。
【００５８】
このように、重合型液晶層１０Ａ上に、カラーフィルタ層１０Ｂの各色のパターンを複数回にわたって形成する場合には、そのパターン形成の度にプラズマ処理を施すようにすることが好ましい。こうすることで、重合形液晶層１０Ａ上に既に形成されている層の表面についても改質される。また、一度プラズマ処理を施した重合型液晶層１０Ａの表面であっても、パターン形成の過程において膜が除去された部分については、プラズマ処理による表面改質効果が小さくなる。さらに、時間が経つことによっても、徐々に表面改質の効果は小さいものとなる。よって、パターン形成のたびにプラズマ処理を施すことで、適度な密着性が長時間保持され、膜残りを効果的に防ぐことができる。
【００５９】
（実施例２−２〜２−４）
実施例２−１と同様にして、重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施したのち、実施例２−２では透明な保護層２５（図５（Ｂ））、実施例２−３では柱層２４（図５（Ａ））をフォトリソグラフィ法により形成した。また、実施例２−４では、ＩＴＯ層を成膜したのち、ポジレジストを塗布して塩酸により除去し、透明電極層２７のパターニング形成（図６（Ｂ））を行った。この結果、膜が均一に形成され、膜残りや膜剥がれは観察されなかった。
【００６０】
（比較例２−１〜２−４）
実施例２−１〜実施例２−４にそれぞれ対応する比較例２−１〜比較例２−４として、プラズマ処理を施さずに、積層型光学機能層を形成した。これら比較例２−１〜比較例２−４について、実施例２−１と同様にして、パターンの確認、膜厚の測定を行ったところ、比較例２−１では、カラーフィルタ層形成時のパターン除去部分に膜残りが生じてしまい、比較例２−２では、透明な保護層２５がはじかれて、上手く成膜することができなかった。また、比較例２−３では柱層２４の膜残り、比較例２−４では透明電極層２７の膜剥がれが生じてしまった。
【００６１】
このように、重合型液晶層を形成したのち、その表面にプラズマ処理を施すことで、表面が改質され、重合型液晶層に対する光学機能層の密着性が制御され、成膜時における膜残りや膜剥がれを防ぐことができることがわかる。
【００６２】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、上記実施の形態等に限定されず、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、液晶表示装置の構成を具体的に挙げて説明したが、必要に応じて、拡散性を有する層や反射機能を有する層等、他の層を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した重合型液晶層における液晶分子の配列構成を模式的に表す図である。
【図３】図１に示した積層型光学機能層の断面拡大図である。
【図４】図１に示した積層型光学機能層の形成方法を工程順に表す図である。
【図５】変形例１に係る積層型光学機能層の概略構成を表す断面図である。
【図６】変形例１に係る積層型光学機能層の概略構成を表す断面図である。
【図７】変形例２に係る積層型光学機能層の概略構成を表す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…液晶表示装置、１０…積層型光学機能層、１０Ａ…重合型液晶層、１０Ｂ…カラーフィルタ、１１，１８…ガラス基板、１２，１４，１６…配向膜、１３，１７…電極、１５…液晶層、１９…位相差板、２０，２１…偏光板、２２…光源、２３…反射板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重合型液晶層と光学機能層とを積層してなる積層型光学機能層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置においては、各種液晶モードの視野角補償フィルムや直線偏光板、あるいは吸収型円偏光板（λ／４板、λ／２板）などとして、位相差フィルム（位相差素子）が設置されている。また、近年では、この位相差フィルムを、重合型の高分子液晶材料からなる液晶層を用いて形成したものが提案されている（例えば、特許文献１〜６）。
【０００３】
中でも、特許文献１では、耐熱性や耐薬品性等の信頼性を向上させるために、上記のような重合型液晶による位相差フィルムを液晶表示装置の内部に設ける（インセル）技術が提案されている。また、特許文献６には、位相差フィルム上にカラーフィルタを積層した構成が提案されている。このように、位相差フィルムをインセルとした場合、位相差フィルムの一面にカラーフィルタなどの他の光学機能層を密着させて形成することになる。
【特許文献１】特開平７−１９９１７３号公報
【特許文献２】特表２００１−５００９８４号公報
【特許文献３】特開２００１−５６４８４号公報
【特許文献４】特開２００５−２７２５６０号公報
【特許文献５】ＵＳＰ５，６１２，８０１
【特許文献６】特開平４−１２３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように、重合型液晶層からなる位相差フィルムをインセルとし、この上にカラーフィルタなどの他の光学機能層を形成する場合には、この光学機能層を構成する材料によって、重合型液晶層に対する密着性が高くなり過ぎて（あるいは、低くなり過ぎて）しまい、適度な密着性を確保することができなかった。このため、光学機能層の成膜時に膜剥がれや膜残りが生じてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、重合型液晶層上に形成する光学機能層の膜剥がれや膜残りを防ぐことが可能な積層型光学機能層の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による積層型光学機能層の製造方法は、透明基板上に、配向規制された重合型液晶よりなる第１の光学機能層を形成する工程と、第１の光学機能層の表面にプラズマ処理を施す工程と、第１の光学機能層のプラズマ処理を施した面に、第２の光学機能層を形成する工程とを含むものである。
【０００７】
本発明による積層型光学機能層の製造方法では、配向規制された重合型液晶からなる第１の光学機能層の表面にプラズマ処理を施すことにより、第１の光学機能層の表面が改質される。この表面に、第２の光学機能層を形成することにより、第１の光学機能層に対する第２の光学機能層の密着性が適度な大きさに調整される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の積層型光学機能層の製造方法によれば、配向規制された重合型液晶からなる第１の光学機能層の表面にプラズマ処理を施したのち、第２の光学機能層を形成するようにしたので、第１の光学機能層に対する第２の光学機能層の密着性が調整され、第２の光学機能層の膜残りや膜剥がれを防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る積層型光学機能層１０を備えた液晶表示装置１の概略構成を表すものである。液晶表示装置１は、重合型液晶層１０Ａ（第１の光学機能層）の一面にカラーフィルタ層（第２の光学機能層）１０Ｂが形成された積層型光学機能層１０が組み込まれた構成となっている。この液晶表示装置１は、一対のガラス基板１１，１８間に、配向膜１２、積層型光学機能層１０、第１電極１３、配向膜１４、液晶層１５、配向膜１６、および第２電極１７をこの順に積層してなり、ガラス基板１１の上面には偏光板２０、ガラス基板１８の下面には、位相差板１９および偏光板２１が貼り付けられている。さらに、偏光板２１の下方には、光源２２や反射板２３が設けられている。このような液晶表示装置１は、液晶テレビやノート型パソコンなどの電子機器用表示モニタとして用いられる。
【００１１】
ガラス基板１１の一面には、配向膜１２を介して積層型光学機能層１０の重合液晶層１０Ａが形成されている。重合型液晶層１０Ａは、液晶表示装置１においては、例えば視野角補償用の位相差フィルムとして機能するようになっている。
【００１２】
重合型液晶層１０Ａは、例えば、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示したような液晶分子の配列規則性を有する材料によって構成されている。図２（Ａ）は、水平配向型のネマティック液晶１０Ａ−１であり、棒状の液晶分子が基板面に対して水平方向に配向したものである。図２（Ｂ）は、垂直配向型のネマティック液晶１０Ａ−２であり、棒状の液晶分子が基板面に対して垂直方向に配向したものである。図２（Ｃ）は、コレステリック液晶１０Ａ−３を示し、棒状の液晶分子が基板面に対して水平な面内で回転しつつ螺旋状に配列したものである。図２（Ｄ）は、円盤状または棒状の液晶分子が基板面から離れるに従って、チルト角が徐々に変化していくようなハイブリッド配向となっている。
【００１３】
この重合型液晶層１０Ａは、液晶分子の配列（配向状態）によって、所定のリタデーションが得られるようになっている。また、配向膜１２は、重合型液晶層１０Ａの配向を制御するためのものであり、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド、ポリビニルアルコールなどの樹脂材料に、ラビングなどの配向処理を施したものにより構成されている。あるいは、配向性を有する支持基板、例えば延伸フィルムなどを用いることにより、ガラス基板１１と配向膜１２とが一体となっている構成であってもよい。
【００１４】
カラーフィルタ層１０Ｂは、重合型液晶層１０Ａに隣接して設けられ、例えば、図３に示したように、ブラックマトリックスＢＭの開口領域に、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のカラーフィルタが規則的に配列したものである。このカラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂは、例えば、顔料分散型カラーフィルタ等であり、赤色、緑色および青色の成分のうちのいずれか１色を効果的に透過し、それ以外の２色の光を効果的に吸収するものであれば、特に限定されるものではない。また、透過型であっても反射型であってもよい。カラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂの厚みは、それぞれ例えば１μｍ〜２μｍ程度である。
【００１５】
ブラックマトリックスＢＭは、画素毎の発光区域を区画すると共に、各色の区域どうしの境界における外光の反射の防止および画素間の光漏れを防止し、コントラストを高めるためのものである。このブラックマトリクスＢＭは、金属、金属酸化物および金属窒化物の薄膜層を積層してなり、例えば、ＣｒＯｘ（ｘは任意数）およびＣｒの積層からなる２層クロムブラックマトリクス、あるいは反射率を低減させたＣｒＯｘ、ＣｒＮｙおよびＣｒ（ｘ，ｙは任意数）の積層からなる３層クロムブラックマトリクスなどにより構成され、厚みは例えば０．２μｍ〜２．０μｍである。
【００１６】
液晶層１５は、例えばネマティック液晶、スメクティック液晶、コレステリック液晶などの液晶材料より構成され、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＩＰＳ（In Plane Switching）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モードなどのセル構造を有している。第１電極１３および第２電極１７は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明電極により構成され、配向膜１４，１６は、例えばポリイミドなどの樹脂材料によって構成されている。
【００１７】
偏光板２０，２１は、特定の方向に振動する偏光を透過させるようになっており、それぞれの透過軸が、互いに直交するように配置されている。光源２２としては、例えば、導光板などを用いたエッジライト型のバックライトが用いられ、偏光板２１側へ光が照射されるようになっている。但し、これに限らず、直下型のバックライトであってもよい。また、反射板２３は光源２２あるいは偏光板２１の側から戻ってきた光を拡散させて、再び表示光として利用する（リサイクル）ために設けられるものである。
【００１８】
次に、上記のような液晶表示装置１の積層型光学機能層１０の形成方法について、図３および図４を参照して説明する。この積層型光学機能層１０の形成方法は、ガラス基板１１の一面側に重合型液晶層１０Ａ（第１の光学機能層）を形成する工程と、形成した重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施す工程と、プラズマ処理を施した重合型液晶層１０Ａの表面にカラーフィルタ層１０Ｂ（第２の光学機能層）を形成する工程とを含むものである。なお、図４では、液晶層１０Ａ−１、重合型液晶層１０Ａにおいて所定の方向に配向する液晶分子の一例について模式的に示している。
【００１９】
（重合型液晶層１０Ａの形成）
まず、図４（Ａ）に示したように、ガラス基板１１の一面に、上述の材料等よりなる配向膜１２を形成したのち、この配向膜１２に対してラビング処理などの配向規制処理を施す。ラビング処理は、例えば、レーヨン、綿、ポリアミド、ポリメチルメタアクリレートなどの材料からなるラビング布を金属ロールに捲きつけ、このロールを配向膜１２に接した状態で回転させることによって施すことができる。
【００２０】
次いで、図４（Ｂ）に示したように、配向規制処理を施した配向膜１２上に液晶層１０Ａ−１を成膜する。このとき、例えば室温で液晶相を示さない液晶材料などを用いた場合には、加熱処理によって配向処理を施すようにする。このように、配向膜１２の配向規制力や加熱処理を施すことによって、液晶層１０Ａ−１内の液晶分子を所望の方向に配向させる。液晶材料としては、重合性を有する高分子液晶材料、例えば、化１〜化５に示したネマティック液晶や、コレステリック液晶が用いられ、必要に応じて２種以上を混合するようにしてもよい。このとき、液晶材料を、例えば液晶材料が可溶な各種溶媒（トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸エチル）などの単一または混合溶媒に溶かして用いることにより、例えばスピンコート法などの各種コーティング法により、配向膜１２上に液晶層１０Ａ−１を容易に塗布形成することができる。なお、この場合、用いた溶媒については、液晶層１０Ａ−１成膜後に、例えば加熱処理または減圧乾燥処理を施すことにより除去するようにする。
【００２１】
【化１】
【００２２】
【化２】
【００２３】
【化３】
【００２４】
【化４】
【００２５】
【化５】
【００２６】
また、液晶層１０Ａ−１への添加剤として、例えばメガファックＲ−０８，Ｒ−９０，Ｆ−４８３（商品名；大日本インキ社製）、ＢＹＫ３６１（商品名；ビックケミー社製）、ポリフロー４６１（商品名；共栄社化学社製）などの界面活性剤を用いることができる。この界面活性剤の添加量としては、液晶の配向を阻害しない範囲で、液晶材料に対して０．０１重量％〜１０重量％程度であることが好ましい。さらに、光開始剤として、ＩＲＧＡＣＵＲ９０７，３６９，１８４，８１９、ＯＸＥ０１、ＯＸＥ０２（商品名；チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）、ルシリンＴＰＯ（商品名；ＢＡＳＦ社製）などを用いることができ、必要に応じて２種以上を用いたり、他の光開始剤を混合するようにしてもよい。光開始剤の添加量は、０．０１重量％〜１５重量％、好ましくは０．１重量％〜１２重量％、より好ましくは０．５重量％〜１０重量％の範囲とする。
【００２７】
次いで、図４（Ｃ）に示したように、形成した液晶層１０Ａ−１に対して、例えば紫外線（ＵＶ）を照射することにより、三次元架橋処理を施す。このとき、紫外線ＵＶを照射する光源としては、例えば低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯などの水銀励起光源や、キセノン光源を用いることができる。但し、光開始剤の感度の高い波長領域に強度ピークを有する光源を選択することが好ましい。これにより、液晶層１０Ａ−１内の分子を三次元の鎖状あるいは網状に結合させ、液晶層１０Ａ−１を硬化させることができる。なお、この三次元架橋処理は、紫外線の他にも、粒子線や電磁線などの放射線を照射することによっても施すことができる。
【００２８】
続いて、三次元架橋処理を施した液晶層１０Ａ−１に対して、さらに架橋を促進させるために重合処理を施す。重合処理は、例えば空気または窒素雰囲気中で、１５０℃〜２５０℃の熱処理を施すこと（熱重合）により行う。これにより、液晶層１０Ａ−１内の分子が重合し、位相差フィルムとしての重合型液晶層１０Ａを形成することができる。
【００２９】
（プラズマ処理）
次に、図４（Ｄ）に示したように、形成した重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施す。プラズマ処理としては、重合型液晶層１０Ａ内部の三次元架橋構造を崩さない条件であれば特に限定されないが、好ましくは、大気圧（ＡＰ）プラズマ処理とする。この際、重合型液晶層１０Ａおよび光学機能層１０Ｂの構成材料や、これらの間で必要とされる密着性の度合いに応じて、処理条件、例えばガス流量、電力、基板とのギャップ（膜面から電極までの距離）、搬送速度などの条件を適宜設定する。
【００３０】
（カラーフィルタ層１０Ｂの形成）
次に、プラズマ処理を施した重合型液晶層１０Ａの表面に、カラーフィルタ層１０Ｂを直接成膜する。まず、重合型液晶層１０Ａの表面に、上述の金属クロムを含む薄膜の積層体を、例えば蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等により形成する。このとき、金属クロムを含有する上述の材料を用いることで、光学濃度、耐洗浄性および加工特性等に有利となる。続いて、形成した薄膜積層体に対して、例えばフォトリソグラフィ法により、フォトレジストの塗布、パターンマスクを用いた露光、現像、エッチング、および洗浄等の工程を経ることにより、ブラックマトリックスＢＭを形成する。なお、このブラックマトリックスＢＭは、無電界めっき法や黒色のインキ組成物を用いた印刷法等によっても形成することができる。
【００３１】
こののち、カラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂを、ブラックマトリクスＢＭの開口領域に、例えばフォトリソグラフィ法を用いてパターニング形成するか、あるいは、各色に着色したインキ組成物を調製して、各色毎に印刷するようにして形成する。また、このとき、カラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂの各色を形成するごとに、上述のプラズマ処理を施すようにしてもよい。例えば、赤色（Ｒ）のパターンを形成したのち、さらにプラズマ処理を施した上で、緑色（Ｇ）あるいは青色（Ｂ）のパターンを形成することが好ましい。すなわち、カラーフィルタ層１０Ｂのパターン形成回数に応じて、少なくとも２回以上のプラズマ処理を施すことが好ましい。以上の工程により、ガラス基板１１上に積層型光学機能層１０を形成する（図３）。
【００３２】
このように、本実施の形態の積層型光学機能層１０の形成方法では、ガラス基板１１上に形成された重合型液晶層１０Ａの表面に、プラズマ処理を施すことで、重合型液晶層１０Ａの表面が改質され、重合型液晶層１０Ａに対するカラーフィルタ層１０Ｂの密着性を適度な大きさに調整することができる。よって、成膜時の膜残りや膜剥がれを防ぐことが可能となる。
【００３３】
ここで、重合型液晶層１０Ａの表面処理としては、他に低圧水銀灯などを用いたＵＶ洗浄処理などが挙げられるが、この場合、三次元架橋した分子の結合が切れてしまい、酸化が発生し、リタデーションが低下したり、耐熱性が下がってしまう。本実施の形態では、プラズマ処理によって重合型液晶層１０Ａおよびカラーフィルタ層１０Ｂの特性を損なうことなく、表面改質を行うことができる。
【００３４】
また、重合型液晶層１０Ａを形成する工程において、重合性を有する液晶層１０Ａ−１に対して三次元架橋処理を施すことにより、後の工程でカラーフィルタ層１０Ｂを形成する際や液晶セル化の際における温度変化によって、重合型液晶層１０Ａの光学特性が劣化することを防止することができる。さらに、この三次元架橋処理ののちに重合処理（熱重合）を施すことで、三次元架橋を促進させることができる。
【００３５】
また、重合型液晶層１０Ａを、図２（Ａ）に示したようなネマティック液晶材料を用いて形成することにより、液晶分子の長軸方向が実質的に基板面に対して水平に配向した位相差フィルム（Ａプレート）として用いることができる。また、図２（Ｂ）に示したようなネマティック液晶材料を用いて形成することにより、液晶分子の長軸方向が実質的に基板面に対して垂直方向に配向した位相差フィルム（ポジティブＣプレート）として用いることができる。
【００３６】
また、重合型液晶層１０Ａを、図２（Ｃ）に示したようなコレステリック液晶材料を用いて形成することにより、紫外域に選択反射を有する位相差フィルム（ネガティブＣプレート）や紫外線反射膜、可視光域に選択反射を有するカラー反射板、赤外域に選択反射を有する熱線カット板などとして用いることができる。
【００３７】
また、重合型液晶層１０Ａを、図２（Ｄ）に示したようなハイブリッド配向型の液晶材料を用いて形成することにより、例えばＯプレート位相差フィルムなどとして用いることができる。
【００３８】
次に、本発明の変形例について説明する。
【００３９】
（変形例１）
図５（Ａ），図５（Ｂ）および図６（Ａ），図６（Ｂ）は、それぞれ、積層型光学機能層１０において重合型液晶層１０Ａ（第１の光学機能層）に隣接して形成される第２の光学機能層の一例を示すものである。
【００４０】
図５（Ａ）は、例えばスペーサやシール部などとして機能し、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂の混合物により構成された柱層２４を形成したものである。図５（Ｂ）は、例えば、重合型液晶層１０Ａやカラーフィルタ層を保護するために設けられ、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂の混合物により構成された保護層２５を形成したものである。
【００４１】
図６（Ａ）は、パターニングされた光透過層２６を形成したものであり、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂の混合物により構成されている。光透過層２６は、具体的には、セル内部に反射部と透過部とを有する液晶表示装置において、セルギャップを調整するために用いられるものである。図６（Ｂ）は、パターニングされた透明電極層２７を形成したものである。
【００４２】
このように、第２の光学機能層としては、図１および図３に示したようなカラーフィルタ層１０Ｂに限らず、他の光学機能を有する有機層、あるいは透明電極などの無機層を形成するようにしてもよい。これにより、重合型液晶層１０Ａ上に形成する光学機能層が、図５（Ａ），図５（Ｂ）および図６（Ａ）のように有機層である場合には、通常、重合型液晶層との密着性が高すぎて成膜時に膜残りが生じるが、プラズマ処理を施すことで、密着性が低下し、膜残りを防ぐことができる。一方、光学機能層が、図６（Ｂ）のように無機層である場合には、通常、重合型液晶層との密着性が低すぎて成膜時に膜剥がれが生じるが、プラズマ処理を施すことで、密着性が向上し、膜剥がれを防ぐことができる。
【００４３】
なお、本発明における「光学機能層」とは、その層自体が光学的な機能を有しているという意味に限定されず、液晶表示装置全体に関する何らかの光学的な機能に寄与する層を意味するものとする。
【００４４】
（変形例２）
また、図７には、積層型光学機能層１０の重合型液晶層１０Ａ（第１の光学機能層）の変形例（重合型液晶層１１Ａ）を示す。図に示したように、重合型液晶層１１Ａは、配向膜１２上でパターニング形成された構成であってもよい。この場合、パターニングされた重合型液晶層１１Ａを平坦化させる平坦化層２８が設けられる。この平坦化層２８は、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂の混合物により構成されている。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４６】
（実施例１−１）
実施例１−１として、図３に示したような積層型光学機能層１０を形成した。この際、まず、化１に示したネマティック液晶を用いて、下記のような組成物Ａを調整した。一方、ガラス基板１１上に、ラビング処理済みの配向膜１２を形成した。但し、配向膜１２としては、ＡＬ１２５４（商品名；ＪＳＲ社製）を用いた。
[組成物Ａ]
化１ ：２０重量％
ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７ ：１重量％
メガファックＲ−０８ ：０．０２重量％
ＰＧＭＥＡ ：７８．９８重量％
【００４７】
次いで、上記組成物Ａを、配向膜１２上にスピンコート法にて塗布したのち、減圧乾燥(最終到達真空度５０Ｐａ)により溶剤を除去した。こののち、ホットプレート上(９０℃)にて、３分間配向処理を行うことにより、配向膜１２上に液晶層１０Ａ−１を形成した。
【００４８】
続いて、液晶層１０Ａ−１に対して紫外線ＵＶを照射することにより、三次元架橋処理を施した。この際、光源としては超高圧水銀灯を用い、照度２０ｍＷ／ｃｍ2、露光時間４０秒、窒素雰囲気中（酸素濃度０．１％以下）とした。こののち、窒素雰囲気中のオーブン（２２０℃、酸素濃度１％以下）にて６０分間熱処理を行なうことにより、液晶層１０Ａ−１を熱重合させ、重合型液晶層１０Ａを形成した。
【００４９】
このようにして形成した重合型液晶層１０Ａの膜厚を、触針式段差計にて測定したところ１．１μｍであった。また、正面のリタデーションを測定したところ、１１０ｎｍであり、ラビング軸に沿って傾斜させたところ、−５０°のリタデーションは８２ｎｍ、＋５０°のリタデーションは８１ｎｍであった。よって、Ａプレート位相差フィルムが形成されていることが確認できた。
【００５０】
次に、上記のようにして形成した重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施した。この際、プラズマ装置としては、ＡＤＭＡＳＴＥＲII−６２０ｄ（イースクエア社製）を用いた大気圧プラズマで処理を行った。また、ＣＤＡ（クリーンドライエア）ガス流量：１５０ｍｌ／分、電力：２．０ｋＷ、基板とのギャップ：３．０ｍｍ、窒素ガス流量：２５０ｌ／分、搬送速度：５ｍ／分とした。
【００５１】
次いで、プラズマ処理を施した重合型液晶層１０Ａの表面に、カラーフィルタ層１０Ｂ（カラーフィルタＲ，Ｇ，ＢおよびブラックマトリクスＢＭ）を、フォトリソグラフィ法を用いてパターン形成することにより、積層型光学機能層１０を形成した。形成されたカラーフィルタ層１０Ｂについて、顕微鏡観察および触針式段差計により、パターンの確認、膜厚の測定を行ったところ、素ガラス上に形成した場合と同程度の線幅、膜厚となっていることが確認できた。また、フォトリソグラフィ法により膜を除去した部分についてＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）により観察を行ったが、膜残りは観察されなかった。
【００５２】
（実施例１−２）
実施例１−２として、上記実施例１−１と同様にして形成した重合型液晶層１０Ａに対してフォトマスクを介して露光したのち、メチルエチルケトンにて現像しパターニングを行うことで、図７の変形例２に示したような重合型液晶層１１Ａを形成した。こののち、形成した重合型液晶層１１Ａの表面に、上記実施例１−１と同様にしてプラズマ処理を施し、その上に平坦化層２８を形成することにより、積層型光学機能層１０を形成した。このようにして形成した実施例１−２の平坦化層２８について、上記実施例１−１と同様にして膜厚の測定を行ったところ、膜が均一に形成され、膜剥がれや膜残りは観察されなかった。
【００５３】
（比較例１−１）
上記実施例１−１の比較例１−１として、形成した重合型液晶層の表面にプラズマ処理を施さなかったこと以外は、上記実施例１−１と同様にして積層型光学機能層を形成したところ、カラーフィルタ層形成時のパターン除去部分に膜残りが生じてしまった。
【００５４】
（比較例１−２）
上記実施例１−２の比較例１−２として、形成した重合型液晶層の表面にプラズマ処理を施さなかったこと以外は、上記実施例１−２と同様にして積層型光学機能層を形成したところ、平坦化層形成時に膜がはじいてしまい、上手く成膜できなかった。
【００５５】
（実施例２−１）
実施例２−１として、図３に示したような積層型光学機能層１０を形成した。まず、化１および化２に示したネマティック液晶を用いて、下記のような組成物Ｂを調整し、配向膜１２として、ＬＸ１４００（商品名：日立化成デュポン社製）を用いたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、配向膜１２上に重合型液晶層１０Ａを形成した。
[組成物Ｂ]
化１ ：２０重量％
化２ ：１重量％
ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７ ：１ 重量％
メガファックＲ−０８ ：０．０２重量％
ＰＧＭＥＡ ：７７．９８重量％
【００５６】
このようにして形成した重合型液晶層１０Ａの膜厚を、触針式段差計にて測定したところ０．９μｍであった。また、正面のリタデーションを測定したところ、９０ｎｍであり、ラビング軸に沿って傾斜させたところ、−５０°のリタデーションは６０ｎｍ、＋５０°のリタデーションは１１０ｎｍであった。よって、液晶分子のチルト角が変化している位相差フィルム（Ｏプレート）が形成されていることが確認できた。
【００５７】
次に、重合型液晶層１０Ａの表面に、電力を３．０ｋＷとしたこと以外は、上記実施例１と同様の条件でプラズマ処理を施し、この表面にカラーフィルタ層１０Ｂをフォトリソグラフィ法により形成した。但し、実施例２では、カラーフィルタ、Ｒ，Ｇ，ＢおよびブラックマトリクスＢＭの各色をそれぞれパターン形成するごとに、すなわち計４回のプラズマ処理を施すようにした。形成したカラーフィルタ層１０Ｂについて、顕微鏡観察および触針式段差計により、パターンの確認、膜厚の測定を行ったところ、素ガラス上に形成した膜と同等の線幅、膜厚が形成されていることが確認できた。また、膜が除去された部分についてＳＥＭ観察を行ったが、膜残りは観察されなかった。
【００５８】
このように、重合型液晶層１０Ａ上に、カラーフィルタ層１０Ｂの各色のパターンを複数回にわたって形成する場合には、そのパターン形成の度にプラズマ処理を施すようにすることが好ましい。こうすることで、重合形液晶層１０Ａ上に既に形成されている層の表面についても改質される。また、一度プラズマ処理を施した重合型液晶層１０Ａの表面であっても、パターン形成の過程において膜が除去された部分については、プラズマ処理による表面改質効果が小さくなる。さらに、時間が経つことによっても、徐々に表面改質の効果は小さいものとなる。よって、パターン形成のたびにプラズマ処理を施すことで、適度な密着性が長時間保持され、膜残りを効果的に防ぐことができる。
【００５９】
（実施例２−２〜２−４）
実施例２−１と同様にして、重合型液晶層１０Ａの表面にプラズマ処理を施したのち、実施例２−２では透明な保護層２５（図５（Ｂ））、実施例２−３では柱層２４（図５（Ａ））をフォトリソグラフィ法により形成した。また、実施例２−４では、ＩＴＯ層を成膜したのち、ポジレジストを塗布して塩酸により除去し、透明電極層２７のパターニング形成（図６（Ｂ））を行った。この結果、膜が均一に形成され、膜残りや膜剥がれは観察されなかった。
【００６０】
（比較例２−１〜２−４）
実施例２−１〜実施例２−４にそれぞれ対応する比較例２−１〜比較例２−４として、プラズマ処理を施さずに、積層型光学機能層を形成した。これら比較例２−１〜比較例２−４について、実施例２−１と同様にして、パターンの確認、膜厚の測定を行ったところ、比較例２−１では、カラーフィルタ層形成時のパターン除去部分に膜残りが生じてしまい、比較例２−２では、透明な保護層２５がはじかれて、上手く成膜することができなかった。また、比較例２−３では柱層２４の膜残り、比較例２−４では透明電極層２７の膜剥がれが生じてしまった。
【００６１】
このように、重合型液晶層を形成したのち、その表面にプラズマ処理を施すことで、表面が改質され、重合型液晶層に対する光学機能層の密着性が制御され、成膜時における膜残りや膜剥がれを防ぐことができることがわかる。
【００６２】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、上記実施の形態等に限定されず、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、液晶表示装置の構成を具体的に挙げて説明したが、必要に応じて、拡散性を有する層や反射機能を有する層等、他の層を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した重合型液晶層における液晶分子の配列構成を模式的に表す図である。
【図３】図１に示した積層型光学機能層の断面拡大図である。
【図４】図１に示した積層型光学機能層の形成方法を工程順に表す図である。
【図５】変形例１に係る積層型光学機能層の概略構成を表す断面図である。
【図６】変形例１に係る積層型光学機能層の概略構成を表す断面図である。
【図７】変形例２に係る積層型光学機能層の概略構成を表す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…液晶表示装置、１０…積層型光学機能層、１０Ａ…重合型液晶層、１０Ｂ…カラーフィルタ、１１，１８…ガラス基板、１２，１４，１６…配向膜、１３，１７…電極、１５…液晶層、１９…位相差板、２０，２１…偏光板、２２…光源、２３…反射板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、配向規制された重合型液晶よりなる第１の光学機能層を形成する工程と、
前記第１の光学機能層の表面にプラズマ処理を施す工程と、
前記第１の光学機能層の前記プラズマ処理を施した面に、第２の光学機能層を形成する工程と
を含むことを特徴とする積層型光学機能層の製造方法。
【請求項２】
前記プラズマ処理は、大気圧プラズマ処理である
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項３】
前記第１の光学機能層を形成する工程は、
重合性を有する液晶層に配向規制処理を施す工程と、
前記配向規制処理が施された液晶層に、エネルギー線を照射することにより三次元架橋処理を施す工程と、
前記三次元架橋処理を施した液晶層に熱処理を施して熱重合させる工程と
を含むことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項４】
前記重合性を有する液晶層は、ネマティック液晶を含むものである
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項５】
前記重合性を有する液晶層は、コレステリック液晶を含むものである
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項６】
前記重合性を有する液晶層は、その厚み方向において液晶分子のチルト角が変化するようになっている
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項７】
前記第２の光学機能層は、カラーフィルタを含む
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項８】
前記第２の光学機能層は、ブラックマトリクスを含む
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項９】
前記第２の光学機能層は、有機層により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の光学機能層は、透明電極である
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の光学機能層を形成する工程ののち、
前記第１の光学機能層をパターニングし、このパターニングされた第１の光学機能層の表面にプラズマ処理を施す
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項１２】
前記パターニングされた第１の光学機能層にプラズマ処理を施したのち、
前記第２の光学機能層として、前記第１の光学機能層を平坦化させるための平坦化層を形成する
ことを特徴とする請求項１１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項１】
透明基板上に、配向規制された重合型液晶よりなる第１の光学機能層を形成する工程と、
前記第１の光学機能層の表面にプラズマ処理を施す工程と、
前記第１の光学機能層の前記プラズマ処理を施した面に、第２の光学機能層を形成する工程と
を含むことを特徴とする積層型光学機能層の製造方法。
【請求項２】
前記プラズマ処理は、大気圧プラズマ処理である
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項３】
前記第１の光学機能層を形成する工程は、
重合性を有する液晶層に配向規制処理を施す工程と、
前記配向規制処理が施された液晶層に、エネルギー線を照射することにより三次元架橋処理を施す工程と、
前記三次元架橋処理を施した液晶層に熱処理を施して熱重合させる工程と
を含むことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項４】
前記重合性を有する液晶層は、ネマティック液晶を含むものである
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項５】
前記重合性を有する液晶層は、コレステリック液晶を含むものである
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項６】
前記重合性を有する液晶層は、その厚み方向において液晶分子のチルト角が変化するようになっている
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項７】
前記第２の光学機能層は、カラーフィルタを含む
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項８】
前記第２の光学機能層は、ブラックマトリクスを含む
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項９】
前記第２の光学機能層は、有機層により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の光学機能層は、透明電極である
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の光学機能層を形成する工程ののち、
前記第１の光学機能層をパターニングし、このパターニングされた第１の光学機能層の表面にプラズマ処理を施す
ことを特徴とする請求項１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【請求項１２】
前記パターニングされた第１の光学機能層にプラズマ処理を施したのち、
前記第２の光学機能層として、前記第１の光学機能層を平坦化させるための平坦化層を形成する
ことを特徴とする請求項１１記載の積層型光学機能層の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−８８９９（Ｐ２００９−８８９９Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７０２９１（Ｐ２００７−１７０２９１）
【出願日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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