(57)【要約】【課題】位相差層と段差調整層とからなるパターン積層部における該位相差層により位相差制御を可能とする光学素子において、小型の半透過半反射型の液晶表示装置に用いた場合であっても色ムラの問題が生じることがない光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】開口部である反射部と透過部とを区画するブラックマトリクスと、上記反射部を覆う位置にパターン形成される位相差層及び段差調整層を備える半透過半反射型液晶表示装置用光学素子の製造方法において、位相差層と段差調整層の製造工程上における収縮率を特定し、もって、位相差層の断面形状における上底の寸法Ａと、下底の寸法Ｂと、開口部の寸法Ｃとが、下記に示す２つの式、Ｂ−Ａ≦２０及びＣ×０．９５≦Ａの関係である位相差層を形成する。【選択図】図３
2010078884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基板上に直接または間接に、開口部である反射部と透過部とを区画するためのブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス形成工程を実施してブラックマトリクス基材を形成し、
上記ブラックマトリクス基材面において、
ブラックマトリクス間を跨いで上記反射部を覆う位置に位相差層を形成する位相差層形成工程と、
ブラックマトリクス間を跨いで上記反射部を覆う位置に段差調整層を形成する段差調整層形成工程と、
をこの順で実施する光学素子の製造方法であって、
上記位相差層工程が、位相差層形成用の重合性液晶組成物を上記ブラックマトリクス基材上に塗布して位相差層形成用塗膜を形成し、上記位相差層形成用塗膜をプリベークし、位相差層形成用塗膜中に含有される重合性液晶材料を所望の方向に配向させた後、上記位相差層形成用塗膜表面の所定の位置を選択的に露光し現像及びポストベーク１を実施することによって、隣り合うブラックマトリクスを跨いで反射部を覆う位置に位相差層を形成する工程であり、
上記段差調整層形成工程が、上記位相差層を最表面に備える基材面上に段差調整層形成用樹脂組成物を塗布して段差調整層形成用塗膜を形成し、上記段差調整層形成用塗膜をプリベークし、次いで上記段差調整層形成用塗膜表面であって、上記位相差層と重なる位置を選択的に露光し、現像及びポストベーク２を実施することによって、上記位相差層上に選択的に段差調整層を形成する工程であって、
上記ポストベーク２の実施前後における上記位相差層の収縮率をＳ１ｂとし、同様に上記ポストベーク２の実施前後における上記段差調整層の収縮率をＳ２ｅとしたときに、下記式１、
Ｓ１ｂ≦Ｓ２ｅ≦１０％（式１）
を満たすことによって、
上記ポストベーク２の実施後に、上記ブラックマトリクスの伸長方向に対し垂直の方向において切断した上記位相差層の断面において、位相差層の該断面の上底の寸法をＡμｍ、下底の寸法をＢμｍとし、隣り合うブラックマトリクス間において示される反射部の開口幅の寸法をＣμｍとしたときに、下記式２及び３、
Ｂ−Ａ≦２０          （式２）
Ｃ×０．９５≦Ａ      （式３）
を満たす位相差層が形成されることを特徴とする半透過半反射型液晶表示装置用光学素子の製造方法。
【請求項２】
光透過性基板上に直接または間接に、開口部である反射部と透過部とを区画するためのブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス形成工程を実施してブラックマトリクス基材を形成し、
上記ブラックマトリクス基材面において、
ブラックマトリクス間を跨いで上記反射部を覆う位置に段差調整層を形成する段差調整層形成工程と、
ブラックマトリクス間を跨いで上記反射部を覆う位置に位相差層を形成する位相差層形成工程と、
をこの順で実施する光学素子の製造方法であって、
上記段差調整層工程が、段差調整層形成用の段差調整層形成用樹脂組成物を上記ブラックマトリクス基材上に塗布して段差調整層形成用塗膜を形成し、上記段差調整層形成用塗膜をプリベークし、次いで上記段差調整層形成用塗膜表面の所定の位置を選択的に露光し現像及びポストベーク１を実施することによって、隣り合うブラックマトリクスを跨いで反射部を覆う位置に段差調整層を形成する工程であり、
上記位相差層形成工程が、上記段差調整層を最表面に備える基材面上に位相差層形成用重合性液晶組成物を塗布して位相差層形成用塗膜を形成し、上記位相差層形成用塗膜をプリベークし、位相差層形成用塗膜中に含有される重合性液晶材料を所望の方向に配向させた後、上記位相差層形成用塗膜表面であって、上記段差調整層と重なる位置を選択的に露光し、現像及びポストベーク２を実施することによって、上記段差調整層上に選択的に位相差層を形成する工程であって、
上記ポストベーク２の実施前後における上記段差調整層の収縮率をＳ１ｂとし、同様に上記ポストベーク２の実施前後における上記位相差層の収縮率をＳ２ｅとしたときに、下記式１、
Ｓ１ｂ≦Ｓ２ｅ≦１０％  （式１）
を満たすことによって、
上記ポストベーク２の実施後に、上記ブラックマトリクスの伸長方向に対し垂直の方向において切断した上記位相差層の断面において、位相差層の該断面の上底の寸法をＡμｍ、下底の寸法をＢμｍとし、隣り合うブラックマトリクス間において示される反射部の寸法をＣμｍとしたときに、下記式２及び３、
Ｂ−Ａ≦２０            （式２）
Ｃ×０．９５≦Ａ        （式３）
を満たす位相差層が形成されることを特徴とする半透過半反射型液晶表示装置用光学素子の製造方法。
【請求項３】
上記ブラックマトリクス基材面上に直接に、１色または２色上の光透過性着色部からなる着色層を形成する着色層形成工程を実施し、次いで、
位相差層形成工程及び段差調整層形成工程が実施されることを特徴とする請求項１または２に記載の半透過半反射型液晶表示装置用光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過半反射型液晶表示装置用に用いられる光学素子の製造方法に関し、より具体的には光学素子内において、開口部である反射部と透過部とを区画するブラックマトリクスと、上記開口部を覆う位置に連続して積層される重合性液晶材料よりなる位相差層及び段差調整層を備える光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置などの表示装置に用いられる光学素子において、光の位相差を調整するための位相差制御機能を有する位相差フィルムに代わり、重合性液晶材料を基材面に塗布して所望の方向に配向させた後、その状態で重合させ固定化されて形成される、所謂インセルタイプの位相差層が開発されている（特許文献１）。
【０００３】
上記位相差層は、基材面において実質的に全面に設けることもできるし、フォトリソグラフィ法などの手法により所望の位置にパターニング形成することも可能である。
【０００４】
ところで液晶表示装置は、その軽量化、薄型化などの小型化技術の進歩により、近年、携帯電話やＰＤＡ等にも幅広く用いられるようになってきている。このような小型の液晶表示装置は、特に、省電力化、高輝度化や高コントラスト化といった課題を有している。そしてこれらの課題に対応するために、反射型あるいは半透過半反射型の液晶表示装置が開発され、またさらなる改善のために、これに用いられる光学素子の開発が種々行われている。
【０００５】
たとえば、半透過半反射型液晶表示装置の一形態として、アルミニウム等の金属膜に光が透過できる開口部を形成し、反射部と透過部とを設けた金属膜を半透過半反射膜として機能させた液晶表示装置が提案されている。このような半透過半反射型の液晶表示装置は、駆動方式をＶＡモードとする液晶表示装置の場合には、反射部においてλ／４波長板を配置し、またＩＰＳモードとする液晶表示装置の場合には、反射部においてλ／２波長板を配置することが一般的である。
【０００６】
ここで、上述のような半透過半反射型液晶表示装置は、外光からの光を用いて液晶表示機能を発揮する部分（反射部）により液晶表示を行うのみならず、バックライトからの光を用いて液晶表示機能を発揮する部分（透過部）によっても液晶表示を行うという特殊性から、特に透過部において液晶表示が行われる場合に、つぎのような問題がある。
【０００７】
すなわち、この半透過半反射型液晶表示装置では、バックライトからの光のうち、一部は反射膜に設けられた開口部の周囲の金属膜にて反射されて反射光となる。反射光は、反射層よりも外側（バックライト側）に配置された１／４波長板を通過するが、その際にその偏光軸が変化し、１／４波長板よりも外側（バックライト側）に設置された偏光板に吸収されてしまう。そのため、上記のような半透過半反射型液晶表示装置では、反射光がリサイクルできず、バックライトからの光を十分効率的に使用することができないという問題がある。また、バックライトからの光のうち開口部を通過した光についてみても、その光は、駆動用液晶層を通過すると直線偏光となってしまい、第１の基板の外側（表示画面側）に配置された１／４波長板にて円偏光となって、その円偏光の光量の半分は、第１の基板の外側（表示画面側）に設けられた偏光板で吸収され、結局、上記のような半透過半反射型液晶表示装置では、バックライトからの光を十分に効果的に用いることができないという問題があった。
【０００８】
こうした問題に対して、半透過半反射型液晶表示装置において、駆動用液晶層の厚み（セルギャップ）を透過部と反射部についてそれぞれに適した厚みに調整するとともに、１／４波長の位相差制御機能を反射部にのみ付与するよう、上述するインセルの位相差層が反射部を選択的に覆うようパターニングされた構造を有する半透過半反射型液晶表示装置が提案されている。
【０００９】
例えば、半透過半反射型液晶表示装置として、電圧無印加時において、駆動用液晶層のうち透過部に対応する部分を通過する光に生じる位相差が１／２波長で、駆動用液晶層のうち反射部に対応する部分を通過する光に生じる位相差が１／４波長となるように、透過部と反射部のセルギャップを調整し、更に、反射部にのみ１／４波長の位相制御機能を有する位相差層を設けることにより、明度およびコントラストに優れる半透過半反射型液晶表示装置が提案されている（非特許文献１）。そして非特許文献１の半透過半反射型液晶表示装置における上記位相差板の構成は、フォトマスクを介した光照射により、一部の樹脂を硬化させて位相差層のパターニングを行い、その後、未硬化部分の樹脂を光照射により硬化させることで得られることが開示されている。
【００１０】
また、半透過半反射型液晶表示装置として、反射部の形状に応じてパターニングされた反射層を形成するとともに、その反射部の領域にのみ１／４波長の位相制御機能を有する位相差層がパターン形成されたものが提案されている（特許文献２）。特この液晶表示装置によれば、反射層で反射されたバックライトからの光を偏光板に吸収させないようにすることができ、バックライトからの光のリサイクルが可能になる。なお、特許文献２の半透過半反射型液晶表示装置についても、電圧無印加時における、駆動用液晶層のうち透過部、反射部に対応する部分を通過する光に生じる位相差が、それぞれ１／２波長、１／４波長となるように、透過部と反射部でのセルギャップを調整することで、良好な明度とコントラストを実現することが試みられている。
【００１１】
すなわち、非特許文献１や特許文献２の半透過半反射型液晶表示装置によれば、従来の半透過半反射型液晶表示装置と異なり、バックライト側と表示側との一対の位相差板を省略できるので、高輝度化に加え、装置の薄型化を実現することができる。しかも、装置内に設けられる上記位相差層が、対面する一対の基板のうちの一方の基板と駆動用液晶層との間に設けられる所謂インセルタイプの位相差層であることにより、該位相差層は、１／４波長の位相制御機能を発揮するのみならず、駆動用液晶層における透過部のセルギャップと反射部のセルギャップを調節する機能を有する層としても利用可能である。
【００１２】
ただし、非特許文献１や特許文献２に開示されるように位相差層を反射部の形状に応じてパターニングしただけでは、透過部と反射部とにおけるセルギャップの調整を充分図ることは容易ではなかった。なぜならば位相差層を構成する液晶材料は、位相差性能を安定化させるために、用いる液晶材料として分子末端に分子間を架橋し、これによって固定化させるための重合性基を有する重合性液晶材料が用いられる。この重合性液晶材料は、駆動用液晶材料と比較すると、液晶分子の分子設計における自由度が著しく低いのである。また位相差層の複屈折の値としてとり得る値の範囲が極めて限定的となり、位相差層のみで所望の段差を形成することは難しかった。
【００１３】
これに対してさらに上記パターニング形成される位相差層の下面あるいは上面に、段差を調整するための透明且つ等方性の段差調整層を、上記位相差層と同様のパターンで形成する方法が試みられている。かかる方法によれば、段差調整層の高さを調整することによって、所望のセルギャップを得ることが可能である。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−２２１５０６号公報
【非特許文献１】C.Doornkamp et. al., SDI2004 Digest, 670 (2004)
【特許文献２】特開２００４−４４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述のように同様のパターンで積層形成される位相差層と段差調整層とを備える光学素子を作製すると、当該光学素子において色ムラが発生し、画像表示上、問題があることがわかった。
【００１６】
上記問題について本発明者が鋭意研究した結果、上記色ムラの発生の問題は、上記位相差層及び段差調整層の製造工程上における収縮に起因し、且つその収縮により、位相差層の形状に問題が生じることによることがわかった。より具体的に述べるために、位相差層とこれに積層される段差調整層、あるいは段差調整層とこれに積層される位相差層を、基材面側から第一積層層及び第二積層層とし、第一積層部と第二積層部とをあわせてパターン積層部として説明する。また第一積層層形成工程において実施されるポストベークをポストベーク１とし、第二積層層形成工程において実施されるポストベークをポストベーク２という。尚、上記、第一積層層、第二積層層、ポストベーク１、およびポストベーク２なる用語は、本発明及び本明細書の記載においても同様の意味で用いる。
【００１７】
上記パターン積層部は、基材面にまず第一積層層形成用樹脂材料を塗布して塗膜を形成し、乾燥、プリベーク、露光、現像およびポストベーク１を行い上記第一積層層を形成した後、続いて上記第二積層層を構成する第二積層層形成用樹脂材料を上記第一積層層を備える基材面に塗布して塗膜を形成し、乾燥、プリベーク、露光、現像およびポストベーク２を行い上記第二積層層を形成することにより作製される。
【００１８】
このとき、第一積層層は、当該第一積層層を形成する際に実施されるポストベーク１の際だけではなく、第二積層層を形成する工程において実施されるポストベーク２においても有意に熱収縮する傾向にあることがわかった。そして第一積層層が収集した結果、第一積層層上に形成される第二積層層は、プリベーク２において第二積層層自体が熱収縮する上、第一積層層の熱収縮につられてさらに形状が収縮することわかった。すなわち、パターン積層部を形成した結果、第一積層層も第二積層層も、自身の形成工程において実施されるポストベークの影響による収縮率以上に収縮しており、その結果、第一積層層も第二積層層も底面側（ブラックマトリクス基材面側）から上面側に向けてすぼむ方向にテーパー形状に形成されていることがわかった。
【００１９】
ここで位相差層の位相差は、位相差層の膜厚によって規定されるものである。したがってパターニングされた位相差層を、ブラックマトリクスの伸長方向に垂直な方向において切断しその断面を観察した際に、その断面形状が略四角形であれば、該断面において上下方向の距離が均一であるため、これを透過する光は均一な位相差制御を受けると理解される。しかしながら、位相差層の断面がテーパー形状である場合、テーパー部分（傾斜する側面部分）がブラックマトリクス領域からはみ出て開口部（画素）内にかかると、当該テーパー部分においては上下方向の距離が一定ではないため、当該開口部を透過する光の位相差制御にも差異が生じる結果となり、これが上述の色ムラの原因となることがわかった。
【００２０】
したがってパターン積層部において第一積層層が位相差層であっても、第二積層層が位相差層であっても該位相差層がテーパー形状に形成され、その結果、色ムラの問題が発生し得るのである。特に、半透過反射型液晶表示装置は、画素を反射部と透過部に分割するため、画面の輝度が低下する問題があり、画素の開口率を上げる要求が高まっている。開口率を上げるための手段としては、画素部を区画するブラックマトリクスの線幅を細くし、反射用開口部および／または透過用開口部の面積を拡大せしめることが挙げられるが、かかる場合には、パターニングされた位相差層のテーパー部が開口部にかかり易く、その結果、色ムラの傾向が顕著になることを本発明者は突き止めた。
【００２１】
本発明は上記光学素子における色ムラの問題を鑑みなされたものであって、パターン積層部における位相差層により位相差制御を可能とする光学素子において、小型の半透過半反射型の液晶表示装置に用いられた場合であっても色ムラの問題が生じない光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者は、開口部である反射部と透過部とを区画するブラックマトリクスと、上記反射部を覆う位置にパターン形成される位相差層及び段差調整層を備える半透過半反射型液晶表示装置用光学素子の製造方法において、位相差層と段差調整層の製造工程上における収縮率を特定し、もって、位相差層の断面形状における上底の寸法Ａと、下底の寸法Ｂと、開口部の寸法Ｃとが、下記に示す２つの式、
Ｂ−Ａ≦２０  
Ｃ×０．９５≦Ａ
の関係である位相差層を形成することによれば、上述する色ムラの問題を解決し得る光学素子を製造することができることを見出し本発明を完成させた。
【００２３】
即ち、本発明は、
（１）光透過性基板上に直接または間接に、開口部である反射部と透過部とを区画するためのブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス形成工程を実施してブラックマトリクス基材を形成し、上記ブラックマトリクス基材面において、ブラックマトリクス間を跨いで上記反射部を覆う位置に位相差層を形成する位相差層形成工程と、ブラックマトリクス間を跨いで上記反射部を覆う位置に段差調整層を形成する段差調整層形成工程と、をこの順で実施する光学素子の製造方法であって、上記位相差層工程が、位相差層形成用の重合性液晶組成物を上記ブラックマトリクス基材上に塗布して位相差層形成用塗膜を形成し、上記位相差層形成用塗膜をプリベークし、位相差層形成用塗膜中に含有される重合性液晶材料を所望の方向に配向させた後、上記位相差層形成用塗膜表面の所定の位置を選択的に露光し現像及びポストベーク１を実施することによって、隣り合うブラックマトリクスを跨いで反射部を覆う位置に位相差層を形成する工程であり、上記段差調整層形成工程が、上記位相差層を最表面に備える基材面上に段差調整層形成用樹脂組成物を塗布して段差調整層形成用塗膜を形成し、上記段差調整層形成用塗膜をプリベークし、次いで上記段差調整層形成用塗膜表面であって、上記位相差層と重なる位置を選択的に露光し、現像及びポストベーク２を実施することによって、上記位相差層上に選択的に段差調整層を形成する工程であって、上記ポストベーク２の実施前後における上記位相差層の収縮率をＳ１ｂとし、同様に上記ポストベーク２の実施前後における上記段差調整層の収縮率をＳ２ｅとしたときに、下記式１、
Ｓ１ｂ≦Ｓ２ｅ≦１０％（式１）
を満たすことによって、上記ポストベーク２の実施後に、上記ブラックマトリクスの伸長方向に対し垂直の方向において切断した上記位相差層の断面において、位相差層の該断面の上底の寸法をＡμｍ、下底の寸法をＢμｍとし、隣り合うブラックマトリクス間において示される反射部の開口幅の寸法をＣμｍとしたときに、下記式２及び３、
Ｂ−Ａ≦２０          （式２）
Ｃ×０．９５≦Ａ      （式３）
を満たす位相差層が形成されることを特徴とする半透過半反射型液晶表示装置用光学素子の製造方法、
（２）光透過性基板上に直接または間接に、開口部である反射部と透過部とを区画するためのブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス形成工程を実施してブラックマトリクス基材を形成し、上記ブラックマトリクス基材面において、ブラックマトリクス間を跨いで上記反射部を覆う位置に段差調整層を形成する段差調整層形成工程と、
ブラックマトリクス間を跨いで上記反射部を覆う位置に位相差層を形成する位相差層形成工程と、をこの順で実施する光学素子の製造方法であって、上記段差調整層工程が、段差調整層形成用の段差調整層形成用樹脂組成物を上記ブラックマトリクス基材上に塗布して段差調整層形成用塗膜を形成し、上記段差調整層形成用塗膜をプリベークし、次いで上記段差調整層形成用塗膜表面の所定の位置を選択的に露光し現像及びポストベーク１を実施することによって、隣り合うブラックマトリクスを跨いで反射部を覆う位置に段差調整層を形成する工程であり、上記位相差層形成工程が、上記段差調整層を最表面に備える基材面上に位相差層形成用重合性液晶組成物を塗布して位相差層形成用塗膜を形成し、上記位相差層形成用塗膜をプリベークし、位相差層形成用塗膜中に含有される重合性液晶材料を所望の方向に配向させた後、上記位相差層形成用塗膜表面であって、上記段差調整層と重なる位置を選択的に露光し、現像及びポストベーク２を実施することによって、上記段差調整層上に選択的に位相差層を形成する工程であって、
上記ポストベーク２の実施前後における上記段差調整層の収縮率をＳ１ｂとし、同様に上記ポストベーク２の実施前後における上記位相差層の収縮率をＳ２ｅとしたときに、下記式１、
Ｓ１ｂ≦Ｓ２ｅ≦１０％  （式１）
を満たすことによって、上記ポストベーク２の実施後に、上記ブラックマトリクスの伸長方向に対し垂直の方向において切断した上記位相差層の断面において、位相差層の該断面の上底の寸法をＡμｍ、下底の寸法をＢμｍとし、隣り合うブラックマトリクス間において示される反射部の寸法をＣμｍとしたときに、下記式２及び３、
Ｂ−Ａ≦２０            （式２）
Ｃ×０．９５≦Ａ        （式３）
を満たす位相差層が形成されることを特徴とする半透過半反射型液晶表示装置用光学素子の製造方法、及び
（３）上記ブラックマトリクス基材面上に直接に、１色または２色上の光透過性着色部からなる着色層を形成する着色層形成工程を実施し、次いで、位相差層形成工程及び段差調整層形成工程が実施されることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の半透過半反射型液晶表示装置用光学素子の製造方法、
を要旨とするものである。
【００２４】
尚、本発明および本明細書の記載において、光学素子における上下方向は、特に断りがない限り、光透過性基板を下面側としたときの上下方向を意味し、また、位相差層の断面形状における「下底」とは、該断面形状においてブラックマトリクスに乗り上げる位相差層の一方の端部から他方の端部までをいい、「下底の寸法」とは、上記一方の端部から上記他方の端部までの距離を意味する。また「上底」とは、位相差層の断面形状における上面部分のうち、上記下底の中央から垂直方向に測定した位相差層の高さを１００％としたときに、これに対して９０％以上１１０％以内の高さが示される部分を意味する。またこれに関連し、位相差層の断面形状における「テーパー部」とは、上記上底の輪郭から上記下底の輪郭までの連続する部分であって、断面形状の側面部に相当する。
【００２５】
また本発明において、収縮率Ｓ１ｂとは、位相差層および段差調整層のうち、最初に形成された層、すなわち第一積層層について、ポストベーク２の実施前に測定された第一積層層の膜厚に対するポストベーク２実施後に測定された第一積層層の膜厚の割合を意味する。一方、収縮率Ｓ２ｅとは、位相差層と段差調整層のうち、二番目に形成された層、すなわち第二積層層について、ポストベーク２の実施前に測定された第二積層層形成用塗膜の膜厚に対するポストベーク２実施後に測定された第二積層層の膜厚の割合を意味する。尚、膜厚の測定は、触針式段差計を用いて測定される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、反射部を覆って積層形成される位相差層と段差調整層のいずれか先に形成される層を第一積層層、次いで形成される層を第二積層層としたときに、第二積層層の形成工程時におけるポストベーク２前後において、第一積層層の収縮率（Ｓ１ｂ）が第二積層層の収縮率（Ｓ２ｅ）以下であり、且つ第二積層層の収縮率（Ｓ２ｅ）自体も１０％以下と特定されている。この結果、上記ポストベーク２前後において第一積層層、第二積層層の収縮率は１０％以下と小さい上、第二積層層は、ポストベーク２により生じる第二積層層自身の収縮率以上に第一積層層の収縮につられて有意に収縮することがない。
【００２７】
したがって上記第一積層層が位相差層である場合には、該位相差層形成後、さらに該位相差層上に形成される段差調整層の形成工程時におけるポストベーク２において位相差層が大きく収縮することがない。すなわち、位相差層設計時において予定されていた収縮率を大きく上回って位相差層が収縮することが避けられる。この結果、ポストベーク２実施後においても、位相差層のテーパー部が充分に急峻な状態が保たれる。つまり本発明の製造方法によれば、縦断面形状を観察したときに位相差層の上底Ａの寸法と下底Ｂの寸法との関係がＢ−Ａ≦２０、反射部の開口部寸法Ｃとの関係が、Ｃ×０．９５≦Ａという好ましい関係を示す光学素子であって、色ムラの問題が回避された光学素子を提供することができる。
【００２８】
一方、上記第二積層層が位相差層である場合には、既に形成されている段差調整層が、位相差層形成工程時おけるポストベーク２において収縮する率が、位相差層の収縮率以下であることから、該段差調整層の収縮につられて位相差層が自己の形成工程時において見込まれる収縮率を大きく上回って収縮することがない。したがって、上述と同様、位相差層のテーパー部が充分に急峻な状態が保たれる。つまり、本発明の製造方法によれば、縦断面形状を観察したときに位相差層の上底Ａの寸法と下底Ｂの寸法との関係がＢ−Ａ≦２０、反射部の開口部寸法Ｃとの関係が、Ｃ×０．９５≦Ａという好ましい関係を示す光学素子であって、色ムラの問題が回避された光学素子を提供することができる。
【００２９】
また本発明において、さらに１色または２色上の光透過性着色部からなる着色層を形成する着色層形成工程を実施することにより、フルカラー表示可能な半透過半反射型表示装置用の光学素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の製造方法について、図１を用いて、ブラックマトリクス形成工程、着色層形成工程、位相差層形成工程、及び段差調整層形成工程をこの順で実施する態様を例に説明する。図１は、本発明の製造方法を説明するための説明図であって、光学素子の繰り返し単位について、その製造工程を順に示すものである。
【００３１】
[ブラックマトリクス形成工程]
まず光透過性基板２上に直接、格子状のブラックマトリクス３を反射部４及び透過部５を区画するようパターニングしたブラックマトリクス基材６を作成する（図１Ａ）。ブラックマトリクス３は、ブラックマトリクスを作成するために調整されるフォトレジストを光透過性基板２上に塗布して塗膜を形成し、矩形状の開口部である反射部４と透過部５が設けられるよう所定のフォトマスクを用い、露光し、未露光部分を除去して形成される。
【００３２】
[着色層形成工程]
次いで、上記ブラックマトリクス基材６上に、赤色光透過性着色部７Ｒ、青色光透過性着色部７Ｂ及び緑色光透過性着色部７Ｇを、それぞれストライプ状のパターンで形成して着色層７を積層する（図１Ｂ）。各光透過性着色部はブラックマトリクスと同様に、適用される着色剤が溶解もしくは分散された、好ましくは微細顔料が分散されたフォトレジストを用い、一般的なフォトリソグラフィ法で形成することができる。また別な方法として、インクジェット方式により各光透過性着色部を形成してもよい。尚、本発明の製造方法において、着色層形成工程の実施は、任意である。即ち、本発明の製造方法は、白黒表示用の光学素子を製造することもできるし、上記着色層形成工程をさらに実施することでカラー表示用の光学素子を製造することもできる。
【００３３】
[位相差層形成工程]
次に、図１Ｃ〜図１Ｅを用いて、上記着色層７上面に位相差層を形成する工程を説明する。まず位相差層を形成する前に、図１Ｃに示すように配向膜８を形成する。配向膜８の形成は、本発明の製造方法において任意であるが、後述する位相差形成用の重合性液晶組成物中に含まれる重合性液晶材料の配向方向を所望の方向に促すために、必要に応じて実施することができる。
【００３４】
上記配向膜８は、着色層７上面に、ポリイミド等の配向膜材料を塗布して塗膜を形成し、これをラビング処理あるいは光配向処理することにより配向性能を付与させることによって形成することができる（図１Ｃ）。また着色層７上に酸化ケイ素を斜め蒸着して配向膜８を形成してもよい。尚、配向膜８は、後述する重合性液晶材料を所望の方向に配向させるための膜であって、少なくとも位相差層の形成予定位置に形成されればよい。ただし、配向膜の形成工程を少なくするために本製造工程においては、着色層７上全面に配向膜８を形成した。
【００３５】
次に、配向膜８上に、少なくとも重合性液晶材料と光重合開始剤と溶剤とを含む重合性液晶組成物を塗布し、位相差層形成用塗膜９をする（図１Ｄ）。重合性液晶組成物の塗布方法としては、スピンコート法、ロールコート法、スライドコート法、印刷法、ダイコート法等などの公知の塗布方法を適宜選択して実施することができる。
【００３６】
そして、位相差層形成用塗膜９をプリベークし、位相差層形成用塗膜９中に含有される溶剤を除去する。このとき、プリベークの加熱による流動性を利用して位相差層形成用塗膜９中に含有される重合性液晶材料を一定方向に配向させる。プリベーク温度、時間は、重合性液晶組成物に含まれる材料の特性等に依存するので特に限定されるものではないが、通常、７０℃〜１２０℃で数分〜３０分間程度の範囲で行われる。
【００３７】
続いて、重合性液晶材料を一定方向に配列させた状態のままで位相差層形成用塗膜９面に、所定のマスクを介して電離放射線を用いて露光し、重合性液晶材料の末端基同士を反応させて重合部を形成させ位相差層形成用塗膜９を硬化させる。尚、本発明、あるいは本明細書の記載において電離放射線とは、紫外線などを含む電磁波、及び電子線などを含み分子を重合し得るエネルギー量子を有する粒子線のいずれをも含む。たとえば上記電離放射線として紫外線としては、波長２５０〜４００ｎｍ程度の照射光で、紫外線源として高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等が用いられる。照射光量は、重合性液晶材料の種類や組成、光重合開始剤の種類や量等によって異なるが、通常、５０〜３００ｍＪ／ｃｍ２程度の範囲である。
【００３８】
続いて、位相差層を形成する液晶材料の良溶媒からなる現像液を用い、位相差層形成用塗膜９の未露光部分を現像し、水及び親水性有機溶媒、高分子分散剤とからなる混合物をリンス液に用いて現像残渣を洗い流す。その後、ポストベーク１を行うことにより、未反応の重合性液晶材料を架橋させ、３次元構造を有する架橋構造が液晶材料によって実現され、隣り合うブラックマトリクスを跨いで反射部４を覆う位置に位相差層１１が形成される（図１Ｅ）。上記ポストベーク１の温度、及び時間は、用いられる重合性液晶材料の種類や組成に依存するため特に限定されるものではないが、通常、１５０℃〜２６０℃で１０分〜６０分間程度の範囲で行われる。尚、図１において、図示簡略化のために、位相差層１１について下層が透けない不透明な状態で示したが、実際には、位相差層１１は無色透明な層である。後述する段差調整層についても同様である。
【００３９】
[段差調整層形成工程]
位相差層１１が形成された基板に、さらに段差調整層を形成する。まず、位相差層１１上面に、少なくとも重合性透明樹脂材料と光重合開始剤及び溶剤とを含む段差調整層形成用樹脂組成物、或いはアルカリ可溶性ポリマー及び多官能重合性モノマー、光重合開始剤及び溶剤とを含む段差形成用樹脂組成物を塗布して段差調整層形成用塗膜１２を形成する。塗布方法は、上述重合性液晶組成物において述べた塗布方法と同様に、公知の塗布方法を適宜採用してよい。次いで、段差調整層形成用塗膜１２をプリベークし、段差調整層形成用塗膜１２中に含有される溶剤を除去する。プリベーク温度、時間は、段差調整層形成用樹脂組成物に含まれる材料の特性等に依存するので特に限定されるものではないが、通常、６０℃〜１２０℃で、１〜５分間程度の範囲で行われる。
【００４０】
続いて、段差調整層形成用塗膜１２表面であって、上記位相差層１１と重なる位置を選択的に電離放射線を露光し、段差調整層形成用塗膜１２中に存在する重合性透明樹脂の末端基同士を反応させて重合部を形成させ段差調整層形成用塗膜１２を硬化させる。たとえば上記電離放射線として紫外線としては、波長２５０〜４５０ｎｍ程度の照射光で、紫外線源として高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等が用いられる。照射光量は、段差調整層形成用樹脂組成物に含有される重合性透明樹脂の種類や組成、光重合開始剤の種類や量等によって異なるが、通常、５０〜３００ｍＪ／ｃｍ２程度の範囲である。尚、段差調整層と位相差層１２とは同じパターンで形成されるため、このとき使用するフォトマスクは、上述する位相差層形成用工程において用いたフォトマスクと同じものを用いてもよい。
【００４１】
続いて、段差調整層形成樹脂成物に使用している溶剤からなる現像液、又はアルカリ性現像液を用い、段差調整層形成用塗膜１２の未露光部分を現像し、水及び親水性有機溶媒、高分子分散剤とからなる混合物をリンス液に用いて現像残渣を洗い流す。その後、ポストベーク２を行うことにより、未反応の重合性透明樹脂材料を架橋させる。上記ポストベーク２の温度、及び時間は、用いられる段差調整層形成樹脂成物の組成に依存するため特に限定されるものではないが、通常、１８０℃〜２５０℃で２０分〜６０分間程度の範囲で行われる。これによって位相差層１１上に選択的に段差調整層１３が形成される（図１Ｇ）。
【００４２】
上記段差調整層形成工程において、ポストベーク２前後の位相差層１１及び段差調整層１３の収縮率が重要である。上記プリベーク２の影響により第一積層層と第二積層層の収縮の問題を実質的に回避するために、本発明の製造方法では、プリベーク２前後における第一積層層の収縮率Ｓ１ｂと第二積層層の収縮率Ｓ２ｅを、下記式１、
Ｓ１ｂ≦Ｓ２ｅ≦１０％    （式１）
と特定される。
【００４３】
本発明の製造方法において、第一積層層と第二積層層の収縮率が式１で特定する値となるようにするための方法は、特に限定されないが、例えば、光透過性基板上に、擬似的に位相差層あるいは段差調整層を形成し、以下のとおり、焼成処理と、その前後の収縮率を求めて予想収縮率を求め、これを実際の製造上の収縮率とみなすことにより、本発明の製造方法を実現することができる。
【００４４】
すなわち、位相差層の予想収縮率を求める場合には、まず、位相差層形成用の重合性液晶組成物を、ガラス基板上に塗布して塗膜を形成し、次いで、プリベーク、露光、現像処理を行った後、上記塗膜の厚みａ１を測定する。次いでポストベークＩを実施した後、形成された塗膜の厚みａ２を測定する。さらにポストベークＩＩを実施し、そのあと、形成された塗膜の厚みａ３を測定する。このとき、ポストベークＩＩ以外の処理条件は、いずれも実際に位相差層を形成するための製造条件と同じにし、一方、ポストベークＩＩの条件は、段差調整層を形成する際のポストベークの条件と同じにする。そして、収縮率ｘ１（％）及びｘ２（％）をそれぞれ下記、
ｘ１（％）＝１００−ａ２÷ａ１×１００
ｘ２（％）＝１００−ａ３÷ａ２×１００
として求めることができる。
【００４５】
また段差調整層の予想収縮率を求める場合には、まず、段差調整層形成用樹脂組成物を、ガラス基板上に塗布して塗膜を形成し、次いで、プリベーク、露光、現像処理を行った後、上記塗膜の厚みｂ１を測定する。次いでポストベークＩＩＩを実施した後、形成された塗膜の厚みｂ２を測定する。さらにポストベークＩＶを実施し、そのあと、形成された塗膜の厚みｂ３を測定する。このとき、ポストベークＩＶ以外の処理条件は、いずれも実際に段差調整層を形成するための製造条件と同じにし、一方、ポストベークＩＶの条件は、位相差層を形成する際のポストベークの条件と同じにする。そして、収縮率ｙ１（％）及びｙ２（％）をそれぞれ下記、
ｙ１（％）＝１００−ｂ２÷ｂ１×１００
ｙ２（％）＝１００−ｂ３÷ｂ２×１００
として求めることができる。
【００４６】
以上により求めた予想収縮率と本発明の製造方法との関係は以下のとおりである。まず、第一積層層として位相差層を形成し、第二積層層として段差調整層を形成する本発明の製造方法では、第一積層層の収縮率Ｓ１ｂはｘ２％、第二積層層の収縮率Ｓ２ｅはｙ１％に相当するとみなすことができる。したがって、下記式４の関係を満たすことにより本発明の製造方法が正しく実施され得る。
ｘ２（％）≦ｙ１（％）≦１０％  （式４）
【００４７】
また第一積層層として段差調整層を形成し、第二積層層として位相差層を形成する本発明の製造方法では、第一積層層の収縮率Ｓ１ｂはｙ２％、第二積層層の収縮率Ｓ２ｅはｘ１％に相当するとみなすことができる。したがって、下記式５の関係を満たすことにより本発明の製造方法が正しく実施され得る。
ｙ２（％）≦ｘ１（％）≦１０％  （式５）
【００４８】
以上に説明する本発明の製造方法により、隣り合うブラックマトリクス３を跨いで反射部４を覆う位置に位相差層１１を有し、且つ位相差層１１の上面にさらに段差調整層１３を備える半透過半反射型液晶表示用の光学素子１が形成される。尚、各形成工程における詳細な条件は、本発明の製造方法を限定するものではない。各形成工程において実施される処理の条件は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜決定することができる。次に、光学素子１の上面図を図２に示し、また図２に示すＹ−Ｙ方向における光学素子１の断面図を図３に示す。
【００４９】
光学素子１は、図２に示すように、光透過性基板２上において、矢印Ｓ方向、及び矢印Ｔ方向に伸長する格子状にパターニングされたブラックマトリクス３と、これにより区画される反射部４と透過部５とを備える。そして、上記ブラックマトリクス３上であって、紙面上下方向においてストライプ状に赤色光透過性着色部７Ｒ、青色光透過性着色部７Ｂ、緑色光透過性着色部７Ｇがパターン形成されており、その上面であって、反射部４を選択的に覆うように、紙面左右方向においてストライプ状にパターニングされた位相差層１１及び段差調整層１３が順に積層形成されている。
【００５０】
次に、図３に、図２に示す光学素子１のＹ−Ｙ断面概略図を示す。Ｙ−Ｙ断面外略図は、ブラックマトリクス３の伸長方向Ｔに対して垂直の方向において光学素子１を切断した際の断面概略図である。図３に示されるとおり、光学素子１は、光透過性基板２上に、反射部４と透過部５とを区画するブラックマトリクス３が存在し、さらに赤色光透過性着色部７Ｒがパターン形成されており、次いで、反射部４を覆う位置に、位相差層１１および段差調整層１３が同じパターンで積層形成されていることが観察される。尚、図３において配向膜８は図示省略した。ここで位相差層５の断面形状は、位相差層の上底１４とその両端にテーパー部１５を有して形成されており、上底１４の寸法をＡ（μｍ）及び下底１５の寸法をＢ（μｍ）、隣り合うブラックマトリクス３間に示される反射部４の開口幅寸法をＣ（μｍ）として示す。
【００５１】
ここで、本発明の製造方法により製造された光学素子１は、上記式１に示す収縮率の関係を維持することによって、下記式（２）、（３）を満たす位相差層１３が形成されることが重要である。かかる式２及び３を満たす位相差層であれば、色ムラのない優れた光学性能を発揮することができるからである。
Ｂ−Ａ≦２０    （式２）
Ｃ×０．９５≦Ａ（式３）
【００５２】
近年、携帯電話やＰＤＡ等に使用される液晶表示装置のカラーフィルタは高精細化が進み、画素部を区画するブラックマトリックスの線幅は１０μｍ以下であるものが殆どである。すなわち、位相差５の下底Ｂと上底Ａとの差が２０μｍ以上になると、下底Ｂが反射部１４を区画するブラックマトリックスをはみ出す恐れがあり、更に略平坦な上底１４の寸法Ａが０．９５×Ｃμｍよりも小さくなると、結果として、位相差層１１のテーパー部１５と反射部４との重なりが大きくなり、反射部４において光学補償のズレが有意に大きくなってしまうからである。その結果、液晶表示装置において画質の劣化が問題となる。
【００５３】
尚、上記上底１４の寸法Ａが反射部４の寸法Ｃより小さくても、その割合が、上記式３の範囲であれば、光学素子１を備える液晶表示装置において人間の視覚で確認されるほどの光学補償のズレが発生しないため、問題とならないことが本発明者により明らかにされた。
【００５４】
本発明の製造方法において特定する上記式１及び式２、３とともに満たすよう製造された光学素子１では、位相差層１１のテーパー部１５が反射部４に入り込んでいないか、あるいは入り込んでいたとしても位相差制御に問題のない程度であるため、課題であった色ムラが生じることがない。また、光学素子１において、加熱処理を伴う後工程（たとえば光学素子１にさらにセルギャップを維持するための柱状体を形成する工程、あるいは駆動用液晶材料の配向性を導くための配向膜の形成工程など）がさらに実施されても、位相差制御が不良となる程度まで位相差層１１のテーパー部１５が反射部４内に入り込む恐れがない。
【００５５】
尚、本発明の製造方法により製造された光学素子１の上記断面形状は、Ｘ−Ｙステージ上にセットした光学式３次元非接触表面形状測定装置にて位相差層の３次元形状を計測することにより断定することができる。評価に使用した装置としては、光学顕微鏡、二光束干渉対物レンズ、およびＣＣＤカメラを組み合わせ、干渉像を垂直操作することにより対象物の表面形状を三次元計測する、三次元非接触表面形状計測システム（米国マイクロマップ社製、商品名；「マイクロマップ」）を使用し、計測により得られた３次元計測データについて、位相差が積層した層以外の部分を高さ０とし、次にパターン化された位相差積層を有する積層膜の高さを算出する事により、パターンの断面形状を求めた。
【００５６】
また本発明において製造された光学素子１の色ムラは以下のとおり評価することができる。即ち、重合性液晶材料を用いてパターニングされた位相差層を有する光学素子の光学特性は、パラレルニコル状に設置した偏光板の間に、光学素子を、該偏光板の吸収軸に対して光学素子における位相差層の光軸が４５°の角度となるように挿入し、上記位相差層を透過する光のムラの有無を観察する事により評価される。具体的には、まず基板に対して垂直であって、且つ、位相差層断面の下底部略中央領域を通過する、垂線と交わる上底部を測定点ｘとしてａ*値及びｂ*値(Ｌ*ａ*ｂ*表色系における、色相と彩度の尺度)を測定する。次いで、位相差層の上面であって上記測定点から、端部方向に向かって任意な位置を測定点ｙとしてａ*値及びｂ*値を測定していき、ＣＩＥ（国際照明委員会）が１９７６年に推奨したＣＩＥ１９７６（Ｌ*ａ*ｂ*）表色系の規格に準じて色差ΔＥａ*ｂ*を求め、ΔＥａ*ｂ*が３未満の場合には正常な光学補償が示されていると評価し、ΔＥａ*ｂ*が３以上となる部分では光学補償にズレが生じると評価するものとする。尚、本発明において、位相差層の上底部において測定されるａ*値及びｂ*値は、例えばオリンパス光学工業（株）製の顕微分光測定装置ＯＳＰ２００を用いて測定することができる。また測定条件は（Ｃ光源、照明視野角２度、フィルター無し）とする。
【００５７】
以上、位相差層を第一積層層とし、段差調整層を第二積層層とする態様を用いて本発明の半透過半反射型液晶表示用の光学素子１の製造方法および光学素子１について説明した。上記説明は本発明を限定するものではなく、本発明の製造方法は、まず第一積層層として段差調整層を形成し、次いで、第二積層層として位相差層を形成してもよい。かかる態様であっても、上記式１及び式２の関係が維持されることが重要であることにかわりはない。即ち、ポストベーク２前後における段差調整層の収縮率（Ｓ１ｅ）と、ポストベーク２前の位相差層形成用塗膜の膜厚に対するポストベーク２後の位相層の膜厚の収縮率（Ｓ２ｂ）とが式１の関係を満たし、これによって製造された光学素子における位相差層が上記式２および３の関係を満たすことによって、色ムラのない光学素子が製造される。
【００５８】
以下に、本発明により製造された光学素子１を構成する各構成層について詳細に説明する。
【００５９】
[光透過性基板]
光学素子１に用いられる光透過性基板２としては、一つの基板形成材により単層で構成されているもの、あるいは複数種類の基板形成材にて多層に構成されているもののいずれを用いてもよい。また上記光透過性基板２には、部分的に遮光領域等が設けられてもよい。光透過性基板２の光線透過率は、適宜選定可能である。
【００６０】
上記光透過性基板２の具体例としては、ガラス、特には無アルカリガラス、シリコン、もしくは石英等の無機基材で構成することが好ましいが、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等の有機基材から構成することもできる。すなわち光学素子の基板として公知のものであれば適宜選択して使用することができる。上記光透過性基板の厚みには、特に限定は無いが、用途に応じ、例えば、５０μｍ〜数ｍｍ程度のものが使用されることが一般的である。
【００６１】
[ブラックマトリクス]
ブラックマトリクス３は、黒色着色剤を含有する樹脂組成物を用いて、対象面である光透過性基板２の表面に直接又は間接に所定形状に印刷する転写方式により形成することができる。あるいは、黒色着色剤を含有する塗料タイプの感光性組成物を用いて、塗布、パターン状露光および現像を行うことにより形成することができる。ブラックマトリクス３は、矩形格子状のパターンで形成された例を示したが、本発明において作製されるブラックマトリクスの形成パターンは、これに限定されず、例えばストライプ状などであってもよく、所定の開口部を区画できれば特に限定されるものではない。尚、ブラックマトリクス３の厚みは、０．５μｍ〜２μｍ程度であることが一般的である。
【００６２】
[着色層]
本発明において、着色層形成工程は必須ではないが、着色層７が形成されることにより、カラー表示可能の光学素子１を提供することができるための好ましい。上述する光学素子１では、赤色光透過性着色部７Ｒ、緑色光透過性着色部７Ｇ、青色光透過性着色部７Ｂの３色の光透過性着色部により着色層７を構成した例を示したが、本発明において形成される着色層は、これに限定されず、１色または２色以上の有色透明な光透過性着色部からなればよく、またその形成パターンも、ストライプ状に限定されず、開口部毎にモザイク型、トライアングル型など種々のパターンを採用することができる。着色層７の厚みは、１μｍ〜５μｍ程度の範囲内において略均一の厚みに形成されることが一般的である。
【００６３】
[配向膜]
配向膜８は、位相差層１１を構成する重合性液晶材料を所望の方向に配向させるために形成される。本発明において配向膜の形成は必須ではなく、用いられる重合性液晶材料やその他の添加剤の種類、所望の配向方向などを勘案して配向膜の形成の有無を決定してよい。本発明で用いられる配向膜材料としては、市販の配向膜材料を用いることができる。具体的には日産化学（株）製の配向膜材料（サンエバー）、日立化成デュポンマイクロシステムズ（株）製の配向膜材料（ＱＬ，ＬＸシリーズ）、ＪＳＲ（株）製の配向膜材料（ＡＬシリーズ）、チッソ（株）製の配向剤（リクソンアライナー）などを用いることができる。
【００６４】
[位相差層]
本発明において形成される位相差層１１は、光学素子１が、半透過半反射型液晶表示装置の一方側の基板として用いられた際に、１／４波長の位相差制御機能を反射部にのみ付与するよう、反射部４を選択的に覆う位置にのみ設けられる。位相差層１１は、重合性官能基を有する液晶材料（以下、重合性液晶材料という）を少なくとも含有する重合性液晶組成物を用いて形成される。
【００６５】
上記重合性液晶組成物に含有される液晶材料としては、棒状の分子構造を有する棒状重合性液晶材料、あるいは円盤状の分子構造を有する、所謂ディスコティック重合性液晶材料を用いることができる。特には架橋性のネマチック液晶であって、棒状重合性液晶材料を好ましく用いることができ、具体的には、１分子中に（メタ）アクリロイル基、エポキシ基、オキセタン基、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。このような棒状重合性液晶材料としては、下記化１に示す一般式（１）で表される化合物や、化２に示す一般式（２）で表される化合物のうちの１種の化合物もしくは２種以上の混合物、化３、化４に示す化合物のうちの１種もしくは２種以上の混合物、またはこれらを組み合わせた混合物等を用いることができる。特に本発明における重合性液晶材料は、１分子中に１個または２個以上の（メタ）アクリル基を有する架橋性ネマチック液晶の少なくとも１種を含有することが好ましい。
【００６６】
【化１】
2010078884.tif 000003
【００６７】
【化２】
2010078884.tif 000004
【００６８】
【化３】
2010078884.tif 000005
【００６９】
【化４】
2010078884.tif 000006
【００７０】
化１に示す一般式（１）において、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ水素またはメチル基を示すが、液晶相を示す温度範囲をより広くするために、Ｒ1またはＲ2が水素であることが好ましい。また一般式（１）におけるＸ、一般式（２）におけるＹは、水素、塩素、臭素、ヨウ素、炭素数１〜４のアルキル基、メトキシ基、シアノ基またはニトロ基のいずれであってもよいが、塩素またはメチル基であることが好ましい。また、一般式（１）の分子鎖両末端の（メタ）アクリロイロキシ基と、芳香環との間のアルキレン基の鎖長を示すａおよびｂ、一般式（２）におけるｄおよびｅは、それぞれ個別に２〜１２の範囲で任意の整数をとり得るが、４〜１０の範囲であることが好ましく、６〜９の範囲であることがさらに好ましい。ａ＝ｂ＝０である一般式（１）の化合物や、ｄ＝ｅ＝０である一般式（２）の化合物は安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高い。また、ａおよびｂ、あるいはｄおよびｅがそれぞれ１３以上である一般式（１）の化合物、一般式（２）の化合物は、等方相転移温度（ＴＩ）が低い。この理由から、これらの化合物はどちらも液晶性を安定的に示す温度範囲（液晶相を維持する温度範囲）が狭いものとなるため、位相差層を形成するための重合性液晶組成物に用いるのは好ましくない。
上記した化１〜化４では重合性液晶材料のモノマーを例示したが、重合性液晶材料のオリゴマーや重合性液晶材料のポリマー等も、従来公知のもののなかから適宜選択して用いることができる。一般に位相制御機能層のリタデーション量及び配向特性は、位相差層を構成する重合性液晶材料の複屈折Δｎと、位相差層の膜厚とにより決定される。
【００７１】
本発明における位相差層を形成するために用いられる重合性液晶組成物は、上記重合性液晶材料を対配合物換算値で７０重量％以上、好ましくは７５重量％以上含有することが好ましい。重合性液晶材料の配合量を７０重量％以上とすることにより液晶性が向上し、位相差層における重合性液晶材料の配向不良の発生を無視し得る程度に低減することができる。重合性液晶材料の添加が７０重量％以上では、液晶分子の配向性の観点から特に問題になることはないので、重合性液晶組成物における他の添加剤の配合量とのバランスで、添加量を適宜決定することができる。尚、本明細書において「対配合物換算値」とは、重合性液晶組成物において、溶剤中に分散または溶解される溶質成分の全重量に対する配合重量比率を意味する。
【００７２】
上記重合性液晶組成物には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜、添加剤を添加することができる。一般的には、光重合開始剤などの重合開始剤が添加される。光重合開始剤としては、ラジカル重合性開始剤を使用することができる。
【００７３】
上記重合開始剤としては、公知の重合開始剤を適宜選択し、１種のみ又は２種以上を組み合わせて用いることができる。より具体的には、ベンゾイン、ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン誘導体又はそれらのエステルなどの誘導体；キサントン並びにチオキサントン誘導体；クロロスルフォニル、クロロメチル多核芳香族化合物、クロロメチル複素環式化合物、クロロメチルベンゾフェノン類などの含ハロゲン化合物；ケトン類；ビイミダゾール化合物類；トリアジン類；フルオレノン類；ハロアルカン類；光還元性色素と還元剤とのレドックスカップル類；有機硫黄化合物；過酸化物等が挙げられる。市販品の例としては、イルガキュアー１８４、イルガキュアー３６９、イルガキュアー６５１、イルガキュアー９０７（いずれもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）、ダロキュアー（メルク社製）、アデカ１７１７（旭電化工業株式会社製）、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール（黒金化成株式会社製）等のケトン系、ビイミダゾール系化合物等を挙げることができる。
【００７４】
また上記重合性液晶組成物への添加剤としては、必要に応じて、重合性液晶材料の配向に螺旋ピッチを誘発させる効果のあるカイラル剤、あるいは重合性液晶材料の垂直配向を促す垂直配向剤、あるいは基材面に対する重合性液晶組成物の塗布特性を向上させるため界面活性剤などを適宜、添加することが可能である。
【００７５】
さらに、上記重合性液晶組成物には、基材面に対する重合性液晶組成物の塗布特性を向上させるため、適宜、液晶の配向を大きく損なわない範囲で界面活性剤を添加することが好ましい。
【００７６】
上記位相差層形成用の重合性液晶組成物に用いる溶剤としては、上記重合性液晶材料、重合開始剤、更には必要に応じて添加する添加剤を溶解または分散することが可能な溶剤であり、かつ重合性液晶組成物における重合性液晶材料の配向性能を阻害したり、重合性液晶組成物を基板に塗布した際に基板を浸食する虞のない溶剤であれば特に限定されるものではない。
【００７７】
単一種の溶剤を使用しただけでは、重合性液晶材料等の溶解性が不充分であったり、上述したように配向性能を有する基板が侵食される場合は、２種以上の溶剤を混合使用することにより、この不都合を回避することができる。単独溶剤として好ましい例としては、炭化水素系溶剤及びグリコールモノエーテルアセテート系溶剤が挙げられる。また混合溶剤として好ましい例としては、エーテル類又はケトン類と、グリコール類との混合溶剤が挙げられる。溶液の濃度は、重合性液晶材料の溶解性や所望する光学機能層の膜厚等により異なるが、通常は１〜６０重量％、好ましくは３〜４０重量％の範囲で用いられる。
【００７８】
[段差調整層]
段差調整層１３は、光学素子１が、半透過半反射型液晶表示装置の一方側の基板として用いられた際に、反射部４と透過部５とにおけるセルギャップに差をもたせるために、反射部４を選択的に覆う位置にのみ設けられる透明且つ等方性の層である。即ち、上述する位相差層１１と重なる位置にパターン形成されるものであって、段差調整層１３が位相差層１１よりも先に形成されてもよいし、あるいはこの逆であってもよい。光学素子１において、段差調整層１３が形成されることによって、セル組みされる２つの基板間において、透過部５におけるセルギャップよりも反射部４におけるセルギャップを小さくすることができる。これによって、電圧無印加時における、透過部５と反射部４とにおいてそれぞれ通過する光に生じる位相差を、それぞれ１／２波長、１／４波長となるように調整することが可能である。
【００７９】
段差調整層１３は、少なくとも重合性透明樹脂材料と光重合開始剤及び溶剤とを含む段差調整層形成用樹脂組成物、或いはアルカリ可溶性ポリマー及び多官能重合性モノマー、光重合開始剤及び溶剤とを含む段差形成用樹脂組成物を用いて形成される。重合性透明樹脂材料としては、例えば、アクリル系やウレタン系の樹脂や、アクリル系やウレタン系のモノマーなどの電離放射線を照射することにより重合可能な光透過性の樹脂材料を挙げることができる。光重合開始剤としては、波長２５０ｎｍ〜４００ｎｍに分解吸収波長を有し、通常のレジストインキに使用される材料であれば特に制限は無い。また上記溶剤としては、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３−メトキシブチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、シクロヘキサノン等、通常のレジストインキに用いられる溶剤であれば特に制限なく使用できる。また、アルカリ可溶性ポリマーとしては、側鎖に酸性基を導入し、アルカリ可溶なポリマーであれば特に限定されないが、一般的には（メタ）アクリル酸とメタクリル酸メチル、或いは／及び各種モノマーとの共重合体が用いられる。更に、多官能重合性モノマーとしては、（メタ）アクリレート基を２〜６官能有するものが用いられ、市販品としては、Ｍ−２０８（東亞合成社製）、Ｍ−２１５（東亞合成社製）、Ｍ−３０５（東亞合成社製）、Ｍ−３１５（東亞合成社製）、Ｍ−４５０（東亞合成社製）、るが、重合可能なモノマーであれば特に限定されない。ＳＲ−３９９Ｅ（日本化薬社製）、ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ（日本化薬社製）等が上げられるが、重合可能なモノマーであれば特に限定されない。
上記段差調整層形成用樹脂組成物として、光学素子内において一般的に保護層を形成する際に用いられる保護層形成材を代用してもよい。市販品の例としては例えば、新日鐵化学株式会社製Ｖ２５９ＰＡを挙げることができる。
【実施例】
【００８０】
以下、具体的な実施例および比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。まず本発明及び比較例を実施するために、ブラックマトリクス用フォトレジスト、位相差層形成用の重合性液晶組成物１、段差調整層形成用樹脂組成物１〜３、着色層形成用の赤、青、緑色の光透過性着色部形成用フォトレジストをそれぞれ調製した。また重合性液晶組成物１及び段差調整層形成用樹脂組成物１〜３については収縮率評価を行い、位相差層及び段差調整層の予想収縮率をあらかじめ確認した。
【００８１】
ブラックマトリクス用フォトレジスト
・黒顔料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  ・１４．０重量部
（大日精化工業（株）製ＴＭブラック＃９５５０）
・分散剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  ・・１．２重量部
（ビックケミー（株）製Disperbyk１１１）
・ポリマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．８重量部
（昭和高分子（株）製ＶＲ６０）
・モノマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．５重量部
（サートマー（株）製ＳＲ３９９）
・添加剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．７重量部
（綜研化学（株）製Ｌ−２０）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  ・１．６重量部
（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）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．３重量部
（４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．１重量部
（２，４−ジエチルチオキサントン）
・溶剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・７５．８重量部
（エチレングリコールモノブチルエーテル）
【００８２】
段差調整層形成用樹脂組成物１
・モノマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８．０重量部
（サートマー（株）製ＳＲ３９９）
・ポリマー１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１０．０重量部
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製イルガキュア９０７）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６重量部
（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）
・溶剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  ８０．０重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） 
尚、本実施例および比較例において用いられるポリマー１は、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。
【００８３】
段差調整層形成用樹脂組成物２
・モノマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・６．０重量部
（東亞合成（株）製Ｍ−３１５）
・ポリマー１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１２．０重量部
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製イルガキュア９０７）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６重量部
（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）
・溶剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８０．０重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） 
【００８４】
段差調整層形成用樹脂組成物３
・モノマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・６．０重量部
（東亞合成（株）製Ｍ−３１５）
・ポリマー２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１２．０重量部
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製イルガキュア９０７）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６重量部
（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）
・溶剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８０．０重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） 
尚、上記のポリマー２は、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸＝３０．０：４０．０：３０．５（モル比）の共重合体であり、重量平均分子量は２７５００である。
【００８５】
段差調整層の予想収縮率
上記段差調整層形成用樹脂組成物１を用いて形成される段差調整層のポストベーク前後の予想収縮率を次のように求めた。まず洗浄したガラス基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ３５）上に、段差調整層形成用樹脂組成物１をスピンコート法で１．０μｍの厚さに塗布して塗膜を形成し、減圧乾燥し（２０Ｐａ）、９０℃、３分間の条件でプリベークした後、塗膜面全面を紫外線で露光（３６５ｎｍ波長で１００ｍＪ／ｃｍ２）した。次に０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行ない、塗膜の厚みを測定したところ０．９８μｍであった。次いで、２３０℃、３０分間ポストベークし（以下、「ポストベークＩＩＩ」ともいう）、擬段差調整層を形成した。上記擬段差調整層の膜厚を測定したところ０．８９μｍであった。その後、今度は、２３０℃、３０分の条件でポストベーク（以下、「ポストベークＩＶ」ともいう）し、そのあとの擬段差調整層の膜厚を測定したところ０．８５μｍであった。以上の膜厚の測定から、ポストベークＩＩＩ前後の収縮率は９％、ポストベークＩＶ前後の収縮率は５％であった。尚、上記膜厚の測定はいずれも、触針式段差計（ミカサ社製ＥＴ−４０００Ｌ）を用いて実施した。以下における膜厚の測定についても同様の装置を用いた。
【００８６】
段差調整層形成用樹脂組成物２を用いた場合の予想収縮率を段差調整層形成用樹脂組成物１と同様に求めたところ、ポストベークＩＩＩ前後の収縮率は１２％、ポストベークＩＶ前後の収縮率は７％であった。
また段差調整層形成用樹脂組成物３を用いた場合の予想収縮率を段差調整層形成用樹脂組成物１と同様に求めたところ、ポストベークＩＩＩ前後の収縮率は１５％、ポストベークＩＶ前後の収縮率は１１％であった。
【００８７】
位相差層形成用の重合性液晶組成物１
位相差層を構成する液晶としてネマチック液晶相を示す重合可能な液晶であるＲＭＭ３４（メルク社製）を用い、この液晶２５重量部と、光重合開始剤（チバガイギー社製、「イルガキュア９０７」）１重量部を、トルエン７４重量部と混合して、位相差層形成用の重合性液晶組成物１を調製した。
【００８８】
位相差層の予想収縮率
重合性液晶組成物１を用いて形成される位相差層のポストベーク前後の予想収縮率を次のように求めた。まず洗浄したガラス基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ３５）上に、重合性液晶組成物１をスピンコート法で１．０μｍの厚さに塗布して塗膜を形成し、減圧乾燥し（２０Ｐａ）、９０℃、３分間の条件でプリベークした後、塗膜面全面を紫外線で露光（３６５ｎｍ波長で１００ｍＪ／ｃｍ２）した。次にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを現像溶媒に用い、スプレー現像を１０秒行なった後、純水／イソプロピルアルコール＝３０／７０の混合溶媒をリンス液に用い、基板を洗浄した後、塗膜の厚みを測定したところ０．９８μであった。次いで、２３０℃、３０分間の条件でポストベークし（以下、「ポストベークＩ」ともいう）、擬位相差層を形成した。上記位相差層の膜厚を測定したところ０．９３μｍであった。その後、さらに２３０℃、３０分の条件でポストベーク（以下、「ポストベークＩＩ」ともいう）し、そのあとの擬位相差層の膜厚を測定したところ０．９１μｍであった。以上の膜厚の測定から、ポストベークＩ前後の収縮率は５％、ポストベークＩＩ前後の収縮率は２％であった。
【００８９】
上記段差調整層および位相差層の収縮率評価により得た収縮率を、本発明の製造方法において特定する位相差層と段差調整層の収縮率と仮定した場合には以下のとおりであった。即ち、重合性液晶組成物１と、段差調整層形成用樹脂組成物１を用い、位相差層を先に形成し、次いで段差調整層を積層した場合には、Ｓ１ｂ＝２％、Ｓ２ｅ＝９％となり、また段差調整層を先に形成し、次いで位相差層を積層した場合には、Ｓ１ｂ＝５％、Ｓ２ｅ＝５％となり、いずれの場合にも、本発明においける式１として特定する収縮率の条件を満たすことが確認された。
一方、重合性液晶組成物１と、段差調整層形成用樹脂組成物２を用い、位相差層を先に形成し、次いで段差調整層を積層した場合には、Ｓ１ｂ＝２％、Ｓ２ｅ＝１２％となり、また段差調整層を先に形成し、次いで位相差層を積層した場合には、Ｓ１ｂ＝７％、Ｓ２ｅ＝５％となり、いずれの場合にも、本発明において式１として特定する収縮率の条件を満たさないことが確認された。
また、重合性液晶組成物１と、段差調整層形成用樹脂組成物３を用い、位相差層を先に形成し、次いで段差調整層を積層した場合には、Ｓ１ｂ＝２％、Ｓ２ｅ＝１５％となり、また段差調整層を先に形成し、次いで位相差層を積層した場合には、Ｓ１ｂ＝１１％、Ｓ２ｅ＝５％となり、いずれの場合にも、本発明において式１として特定する収縮率の条件を満たさないことが確認された。
【００９０】
赤色光透過性着色部形成用フォトレジスト
・赤顔料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．５重量部
（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））
・黄顔料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６重量部
（C.I.PY139（ＢＡＳＦ社製パリオトールイエローD1819））
・分散剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．０重量部
（ゼネカ（株）製ソルスパース２４０００）
・モノマー）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．０重量部
（サートマー（株）製ＳＲ３９９）
・ポリマー１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５．０重量部
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製イルガキュア９０７）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６重量部
（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）
・溶剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８０．０重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）
【００９１】
上記レジスト成分中、分散液組成物（顔料、分散剤、および溶剤を含有）にビーズを加え、分散機（ペイントシェーカー）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、開示剤および溶剤）とを混合して、赤色光透過性着色部形成用フォトレジストを調製した。以下に記載する緑色、および青色の光透過性着色部形成用フォトレジストについても分散混合方法は同様である。
【００９２】
緑色光透過性着色部形成用フォトレジスト
・緑顔料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＧ７（大日精化製セイカファストグリーン５３１６P））
・黄顔料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．３重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９（ＢＡＳＦ社製パリオトールイエローＤ１８１９））
・分散剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．０重量部
（ゼネカ（株）製ソルスパース２４０００）
・モノマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．０重量部
（サートマー（株）製ＳＲ３９９）
・ポリマー１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５．０重量部
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製イルガキュア９０７）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６重量部
（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）
・溶剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８０．０重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）
【００９３】
青色光透過性着色部形成用フォトレジスト
・青顔料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．６重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＢ１５：６（ＢＡＳＦ社製ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ））
・紫顔料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．４重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＶ２３（クラリアント社製フォスタパームRL-NF））
・顔料誘導体・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６重量部
（ゼネカ（株）製ソルスパース１２０００）
・分散剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．４重量部
（ゼネカ（株）製ソルスパース２４０００）
・モノマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．０重量部
（サートマー（株）製ＳＲ３９９）
・ポリマー１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５．０重量部
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製イルガキュア９０７）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６重量部
（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）
・溶剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８０．０重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）
【００９４】
尚、上記フォトレジストに用いられるポリマー１は、段差調整層形成用樹脂組成物１で用いられるポリマー１と同様である。
【００９５】
[実施例１]
以下に示すとおり、光透過性基板上にブラックマトリクスを形成して、ブラックマトリクス基材を作製し、次いで段差調整層形成工程を実施し、さらに位相差層形成工程を実施して光学素子を形成し、これを実施例１とした。
【００９６】
（ブラックマトリクス基材の作製）
ブラックマトリクス基材は下記材料を用いてガラス基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ３５）上に作製した。尚、上記ブラックマトリクス用フォトレジストの調製は、まず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）にビーズを加え、分散機（ペイントシェーカー）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、開示剤および溶剤）とを混合することにより行った。
【００９７】
調製したブラックマトリクス用フォトレジストを、定法にしたがって予め洗浄した上記ガラス基板上に、膜厚１．２μｍとなるよう、スピンコート法で塗布した。次いで、９０℃、３分間の条件でプリベークし、続いて所定のフォトマスクを用いてパターン露光（１００ｍＪ／ｃｍ2）し、その後、０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行った。そして２３０℃、３０分間ポストベークすることで、ブラックマトリクス基材を作製した。図４にブラックマトリクス基材の繰り返し単位部分の上面図を示す。尚、上記ブラックマトリクス基材は、図４に示すブラックマトリクス６１を形成パターンの繰り返し単位としてパターニングして形成されている。また図４中、符号６０はブラックマトリクス基材繰り返し単位、符号６２は透過部を、符号６３は反射部をそれぞれ示し、ｗ１は２１０μｍ、ｗ２は２１０μｍ、ｗ３は１０５μｍ、ｗ４は１０μｍ、ｗ５は６５μｍ、ｗ６は６０μｍとした。尚、後述する実施例及び比較例では、ブラックマトリクス基材繰り返し単位６０が繰り返されたブラックマトリクス基材を、便宜的にブラックマトリクス基材６０と呼ぶ場合がある。
【００９８】
（段差調整層の形成）
段差調整層形成用樹脂組成物１を、上記ブラックマトリクス基材６０上に０．６μｍとなるようにスピンコーターを用いて塗布した後、減圧乾燥し、１００℃で３分間の条件でプリベークを行い、残留溶剤を除去する。次に、所望の開口部に所定のマスクを介して紫外線にてアライメント露光（３６５ｎｍ波長で１００ｍＪ／ｃｍ２）し、０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行った後、２３０℃、６０分間の条件でポストベークすることで、所望の開口部に対して膜厚０．５μｍの段差調整層を形成した。
【００９９】
（位相差層の形成）
次に、上記段差調整層を備える基材上面に、下記のとおり配向膜を形成し、位相差層形成用の支持材を得た。上記配向膜は、配向膜形成用の組成物（ＪＳＲ株式会社製、ＡＬ１２５４）を、スピンコーターを用いて塗布して膜厚約０．１μｍの塗布膜を形成し、次いで２３０℃のオーブン内で３０分焼成し、その後、ラビング装置を用いて塗布膜面にラビング処理を施して配向処理することによって形成した。
【０１００】
そして、上記支持材上に、上記重合性液晶組成物１を、波長５８９ｎｍ位相差が露光直後に１６５ｎｍとなるようにスピンコーターを用いて塗布した後、２０Ｐａの条件で減圧乾燥し、１００℃で３分間プリベークを行い、残留溶剤を除去すると共に、塗膜と等方相に転移させた。次に室温で３分間静置し、塗膜を液晶層に転移させた後、所定のマスクを用い、ブラックマトリクス基材上の反射部のみ（すなわち段差調整層形成領域のみ）を紫外線にて露光（３６５ｎｍ波長で１００ｍＪ／ｃｍ２）した。次にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを現像溶媒に用い、未露光部を１０秒間スプレー現像し、更に、純水／イソプロピルアルコール＝３０／７０の混合溶液をリンス液に用い、現像残渣を洗い流して基板を洗浄した後、２３０℃のオーブンで３０分間ポストベークし、目的とする光学素子を得てこれを実施例１とした。
【０１０１】
実施例１の光学素子の繰り返し単位を示す上面図を図５ａに、図５ａのＹ−Ｙ断面図を図５ｂに、図５ｂの部分拡大図を図５ｃに示す。図５中、符号７１は実施例１である光学素子、符号７２は第一積層層である段差調整層、符号７４は第二積層層である位相差層、符号７３は光透過性基板を示し、また同図中、ｗ７はＹ−Ｙ断面における位相差層７４の上底の寸法、ｗ８は反射部６３の幅寸法、ｗ９は位相差層７４の下底の寸法を示す。尚、図５ｂ及び５ｃでは、図面簡略化のため、光学素子７１における配向膜の図示を省略した。配向膜の図示について以下、同様に省略する。
【０１０２】
上記位相差層形成工程におけるポストベークの前後において、ｗ７、ｗ８およびｗ９について、触針式段差計を用いて任意の５か所について測定し、その平均を算出したところ、上記ポストベークの前におけるｗ７は７４μｍ、同ポストベークの後におけるｗ７は７０μｍ、ｗ８は６０μｍ、ｗ９は７８μｍであった。したがって、実施例１は、本発明において特定される式２（Ｂ−Ａ≦２０）及び式３（Ｃ×０．９５≦Ａ）を充分に満たしていた。
【０１０３】
（色差による評価）
得られた実施例１をパラレルニコルに設置した２枚の偏光板の間に、光軸が偏光板の吸収軸に対して４５°となるように挿入し、位相差層の色度及び分布を、ブラックマトリクスより開口内側７μｍの範囲において測定した。測定は、オリンパス光学工業（株）製 顕微分光測定装置 ＯＳＰ２００を用いた。得られた色度の分布から、色差ΔＥａ*ｂ*をＣＩＥ１９７６規格に基づき算出した。尚、色差ΔＥａ*ｂ*の算出方法の詳細は、本明細書に先に示す方法と同様に行った。この結果、実施例１においてパターン形成された位相差層は色差３未満であり、均一な色度を示すことが確認された。
【０１０４】
上術のとおりに得られた実施例１における位相差層の色差を下記のとおり評価し、表１に示した。
ΔＥａ*ｂ*＜３・・・・色差の誤差が少なく液晶表示上において色ムラが生じない、あるいは肉眼では観察されない程度である（○）。
３≦ΔＥａ*ｂ*・・・・位相差層において色差が優位に大きく液晶表示画面上で色ムラが肉眼で観察される恐れがある（×）。
【０１０５】
[実施例２]
上記ブラックマトリクス基材６０において、実施例１と同様の方法によって先に位相差層を形成し、次いで、段差調整層を形成した以外は、実施例１と同様に光学素子を製造し、実施例２とした。
【０１０６】
実施例２を実施例１の断面図と同様の方向で切断した際の断面における開口部の幅寸法は６０μｍ、位相差層の上底寸法は６７μｍ、位相差層の下底の寸法は７８μｍであった。また実施例１と同様に色差による評価を行ったところ評価は○であった。これらの結果についても表１にあわせて記載する。
【０１０７】
[実施例３]
上記ブラックマトリクス基材６０上に、上述する赤、青、緑の光透過性着色部形成用フォトレジストを用い、以下のとおり着色層を形成し、次いで、上記着色層上に実施例１と同様に段差調整層を形成し、同様に実施例１と同様に位相差層を形成して光学素子を製造し、これを実施例３とした。
【０１０８】
（着色層の形成）
赤色光透過性着色部形成用フォトレジストを、上記ブラックマトリクス基材６０上にスピンコート法で塗布し、８０℃、５分間の条件でプリベークし、所定の着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、２３０℃、６０分間ポストベークすることで、ブラックマトリクスパターンに対して所定の位置に膜厚２．６μｍの赤色光透過性着色部を形成した。
【０１０９】
同様に、緑色光透過性着色部形成用フォトレジストを用いて、ブラックマトリクスパターンに対して所定の位置に膜厚２．６μｍの緑色光透過性着色部を形成した。
さらに、青色光透過性着色部形成用フォトレジストを用いて、ブラックマトリクスパターンに対して所定の位置に膜厚２．６μｍの青色光透過性着色部を形成し、着色層を作製した。
【０１１０】
そのあと、上記着色層を備える基材面に、実施例１と同様に段差調整層を形成し、次いで実施例１と同様に位相差層を形成して光学素子を製造し実施例３とした。
実施例３の光学素子の繰り返し単位を示す上面図を図６ａに、図６ａのＸ−Ｘ断面図を６ｂに、図６ｂの部分拡大図を図６ｃに示す。図６中、符号７５は実施例３の光学素子、符号７２は第一積層層である位相差層、符号７４は第二積層層である段差調整層、符号７３は光透過性基板、符号７６Ｒ、７６Ｂ、７６Ｇはそれぞれ赤色、青色、緑色光透過性着色部、符号７６は７６Ｒ、７６Ｂ、７６Ｇからなる着色層を示し、また同図中、ｗ１４はＸ−Ｘ断面における位相差層７４の上底の寸法、ｗ１１は位相差層７４の下底の寸法、ｗ１２は反射部６３の幅寸法を示す。
【０１１１】
実施例３におけるｗ１２、ｗ１４及びｗ１１について、実施例１と同様の方法によって測定したところ、ｗ１２は６０μｍ、ｗ１４は６８μｍ、ｗ１１は７８μｍであった。また実施例１と同様に色差による評価を行ったところ評価は○であった。これらの結果についても表１にあわせて記載する。
【０１１２】
[実施例４]
着色層上において、まず位相差層を形成し、次いで段差調整層を形成したこと以外は、実施例３と同様に光学素子を製造し、これを実施例４とした。
【０１１３】
実施例４を実施例３の断面図と同様の方向で切断した際の断面における開口部の幅寸法は６０μｍ、位相差層の上底寸法は６５μｍ、位相差層の下底の寸法は７８μｍであった。また実施例１と同様に色差による評価を行ったところ評価は○であった。これらの結果についても表１にあわせて記載する。
【０１１４】
[比較例１]
段差調整層形成用樹脂組成物２を用いたこと以外は、実施例１と同様に光学素子を作製し比較例１とした。
【０１１５】
比較例１を実施例１の断面図と同様の方向で切断した際の断面における開口部の幅寸法は６０μｍ、位相差層の上底寸法は５０μｍ、位相差層の下底の寸法は７８μｍであった。また実施例１と同様に色差による評価を行ったところ色ムラが観察され、評価は×であった。これらの結果についても表１にあわせて記載する。
【０１１６】
[比較例２]
段差調整層形成用樹脂組成物３を用いたこと以外は、実施例１と同様に光学素子を作製し比較例２とした。
【０１１７】
比較例２を実施例１の断面図と同様の方向で切断した際の断面における開口部の幅寸法は６０μｍ、位相差層の上底寸法は４９μｍ、位相差層の下底の寸法は７８μｍであった。また実施例１と同様に色差による評価を行ったところ色ムラが観察され、評価は×であった。これらの結果についても表１にあわせて記載する。
【０１１８】
[比較例３]
段差調整層形成用樹脂組成物２を用いたこと以外は、実施例３と同様に光学素子を作製し比較例３とした。
【０１１９】
比較例３を実施例３の断面図と同様の方向で切断した際の断面における開口部の幅寸法は６０μｍ、位相差層の上底寸法は５０μｍ、位相差層の下底の寸法は７８μｍであった。また実施例１と同様に色差による評価を行ったところ色ムラが観察され、評価は×であった。これらの結果についても表１にあわせて記載する。
【０１２０】
[比較例４]
段差調整層形成用樹脂組成物３を用いたこと以外は、実施例３と同様に光学素子を作製し比較例４とした。
【０１２１】
比較例４を実施例３の断面図と同様の方向で切断した際の断面における開口部の幅寸法は６０μｍ、位相差層の上底寸法は４９μｍ、位相差層の下底の寸法は７８μｍであった。また実施例１と同様に色差による評価を行ったところ色ムラが観察され、評価は×であった。これらの結果についても表１にあわせて記載する。
【０１２２】
以上、実施例１〜４は、位相差層と段差調整層においていずれも、第二積層層のポストベーク前後の予想収縮率が、本発明において式１として特定する関係を満たしており、得られた光学素子の断面における反射部の幅寸法、位相差層の上底の寸法、及び位相差層の下底の寸法が本発明において式２及び式３として特定する関係を満たしていた。そして色差の評価において色ムラが発生するほどの色差を生じず、いずれも評価は○であった。
【０１２３】
一方、比較例１〜４は、位相差層と段差調整層においていずれも、第二積層層のポストベーク前後の予想収縮率が、本発明において式１として特定する関係を満たしておらず、得られた光学素子の断面における反射部の幅寸法、および位相差層の上底の寸法、下底の寸法が本発明において式２及び式３として特定する関係を満たしていなかった。そして色差の評価において色ムラが発生し、いずれも評価は×であった。
【０１２４】
以上により、製造工程上、第二積層層形成工程におけるポストベーク（すなわちポストベーク２）において、望ましい収縮率の関係を示す位相差層と段差調整層とを有する光学素子では、開口部幅寸法と位相差層の上底の寸法とが好ましい関係にあり、結果として位相差層のテーパーが反射部である開口部に入り込みすぎることがなく、色ムラの発生が適切に防止されることが確認された。
【０１２５】
【表１】
2010078884.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の製造方法の工程を説明するための説明図である。
【図２】本発明の製造方法により製造された光学素子の上面図である。
【図３】図２に示す光学素子のＹ−Ｙ断面図である。
【図４】実施例１におけるブラックマトリクスの繰り返しパターン単位を示す説明図である。
【図５】５ａは実施例１である光学素子の部分的上面図であり、５ｂは５ａのＹ−Ｙ断面図であり、５ｃは５ｂの部分拡大図面である。
【図６】６ａは実施例３である光学素子の部分的上面図であり、６ｂは６ａのＸ−Ｘ断面図であり、６ｃは６ｂの部分拡大図面である。
【符号の説明】
【０１２７】
１、７１、７５    光学素子
２、７３    光透過性基板
３、６１    ブラックマトリクス
４、６３    反射部
５、６２    透過部
６    ブラックマトリクス基材
７Ｒ、７６Ｒ    赤色光透過性着色部
７Ｂ、７６Ｂ    青色光透過性着色部
７Ｇ、７６Ｇ    緑色光透過性着色部
７、７６    着色層
８    配向膜
９    位相差層形成用塗膜
１１、７４    位相差層
１２    段差調整層形成用塗膜
１３、７２    段差調整層
１４    位相差層の上底部
１５    位相差層のテーパー部
６０    ブラックマトリクス基材の繰り返し単位（ブラックマトリクス基材）
【図１】
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【図２】
2010078884.tif 000009
【図３】
2010078884.tif 000010
【図４】
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【図５】
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【図６】
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