(57)【要約】      （修正有）【課題】位相差層を備える光学素子において、光漏れの問題が生じない光学素子、および上記光学素子を一方側の基板とする液晶表示装置を提供する。【解決手段】基材面略全面に、重合性液晶化合物を所望の方向に配向させ重合させてなる位相差層５を形成し、該位相差層上に直接且つ所望の領域にだけ透明樹脂部８を形成することによって、該透明樹脂部が積層された積層領域５ｂにおいて、位相差層を構成する重合性液晶化合物の配向方向をランダムに乱し、透明樹脂部が積層された積層領域における位相差値を、透明樹脂部が積層されていない非積層領域５ａよりも有意に低下させる。これにより、位相差層において透明樹脂部が積層された積層領域と積層されていない非積層領域とで、位相差値を異ならしめることにより、位相差層に現像処理を施すことなく、実質的に位相差層を位相差値の観点からパターニングする。【選択図】図３
2010072197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基板と、
上記光透過性基板上略全面において直接または間接に形成される位相差層と、
上記位相差層上に直接に任意の積層パターンで形成され透明樹脂部と、
を少なくとも備えており、
上記位相差層は、重合性液晶化合物から構成されており、該位相差層の上面に上記透明樹脂部が積層されている積層領域と、上記透明樹脂部が積層されていない非積層領域とに区別され、且つ、
上記積層領域において示される位相差値が、上記非積層領域において示される位相差値よりも低いことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
上記位相差層における積層領域の位相差値が、１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
上記光透過性基板と上記位相差層との間に、さらに着色層を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
上記透明樹脂材料が、アクリル系ポリマーと、アクリルモノマーとの混合物であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
上記位相差層および透明樹脂部を覆って形成される平坦化層を備え、上記平坦化層を構成する樹脂が、上記透明樹脂部を構成する透明樹脂とは異なる樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
上記位相差層における非積層領域上にセルギャップ制御部が形成されており、上記セルギャップ制御部の膜厚は、上記透明樹脂部の膜厚よりも大きく、且つ、上記セルギャップ制御部が、上記透明樹脂部を構成する透明樹脂材料とは異なる透明樹脂材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
上記積層領域が、透過部に相当する位置に積層され、上記非積層領域が、反射部に相当する位置に存在することにより半透過半反射用液晶表示装置に用いられることが予定される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
２枚の基板間に駆動用液晶材料が封入されることにより形成される液晶表示装置であって、一方の基板として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学素子を備え、対向する他方の基板との間に所望のセルギャップが確保されており、上記セルギャップにより形成される２つの基板間のスペースに駆動用液晶材料が封入されており、且つ、対向する２枚の基板それぞれの外側面に偏光板を備えることを特徴とする半透過半反射型液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法であって、
光透過性基板上に直接または間接に、重合性液晶化合物が含有される位相差層形成用樹脂組成物を塗布して乾燥させ位相差層形成用塗膜を形成し、上記重合性液晶化合物を所望の方向に配向させた後、電離放射線を照射することによって配向した状態の重合性液晶化合物の末端基同士を反応させて重合部を形成させて上記位相差層形成用塗膜を硬化させて位相差層を形成する位相差層形成工程と、
上記位相差層上に直接に、透明樹脂部形成用樹脂組成物を塗布して透明樹脂部形成用塗膜を形成し、所望のマスクを介して電離放射線を照射して露光部を硬化させ、続いて現像処理を行った後、最後に加熱処理を行うことによってパターン形成された透明樹脂部を形成する透明樹脂部形成工程とを、この順に有し、
上記位相差層形成工程において略均一の位相差値を示す位相差層を形成した後、
上記透明樹脂部形成工程において、上記透明樹脂部が積層された位相差層の積層領域における位相差値を、上記透明樹脂部が積層されていない位相差層の非積層領域の位相差値よりも低下させることを特徴とする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、液晶表示装置など表示装置に用いられる光学部材、該光学部材の製造方法およびこれを用いた半透過半反射型液晶表示装置に関する。
【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、重合性液晶化合物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（例えば、下記特許文献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、太陽光などの外光環境下での視認性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】
半透過半反射型液晶表示装置は、対面する一対の基板（第１の基板、第２の基板）の間に、印加電圧に応じて液晶の光軸の向きを変化させる液晶を封入してなる駆動用液晶層を形成しており、基板の外側にバックライトを備えてなる。そして、一対の基板のうち、液晶表示面に近い基板を第１の基板とし、液晶表示面に対して遠い位置にある基板を第２の基板とした場合に、第１の基板は、光透過性基板と駆動用液晶層との間に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ；Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜からなる透明電極が形成され、この透明電極を覆うように配向膜が形成されており、さらに光透過性基板には外側方向に向かって、λ／４板、偏光板が配置されている。一方、第２の基板は、光透過性基板と駆動用液晶層との間に、金属膜の所定領域に開口部を形成してなる反射膜、および、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる透明電極が積層され、さらに、その透明電極を覆うように配向膜が形成されている。また、第２の基板において、光透過性基板には外側方向に向かって、λ／４板、偏光板が設けられている。なお、λ／４板は、ある波長帯域において、直線偏光を略円偏光に変換することができる機能を有する光学部材である。
【０００７】
尚、本明細書において、第１の基板、第２の基板から駆動用液晶層に向かう方向が内側方向であり、駆動用液晶層から第１の基板、第２の基板に向かう方向が外側方向であるものとする。上記半透過半反射型液晶表示装置のバックライトは、第２の基板のさらに外側の位置に、第２の基板に向かって光を入射するように備えられる。上記駆動用液晶層は、封入されている液晶の複屈折に応じた厚み（セルギャップ）を備えて形成されている。
【０００８】
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。
【０００９】
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。以下、ＶＡモードの半透過半反射型液晶表示装置を例に説明すると、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λ／４板を通過するが、その際にその偏光軸が変化し、λ／４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λ／４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。
【００１０】
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、λ／４などの所望の位相制御機能を反射部にのみ付与するよう、現像処理によって、反射部を覆う位置に選択的に位相差層を設け、残りの部分が除去されたパターン位相差層を備える光学素子を一方側の基板とする半透過半反射型液晶表示装置が提案されている。
【００１１】
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λ／２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λ／４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λ／４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。
【００１２】
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λ／４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）。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λ／２、λ／４となるように、透過部と反射部とでのセルギャップが調整されることで、良好な明度とコントラストが実現される。
【００１３】
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、λ／４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。
【００１４】
ところで、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、開口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。
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−２２１５０６号公報
【非特許文献１】C.Doornkamp et. al., SID2004 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】
【００１６】
ここで、上述のように、パターニングされたインセルの位相差層（以下、「パターン位相差層」ともいう）を備える光学素子を一方側の基板とする液晶表示装置において画質の低下が問題になる場合があり、特に小型の液晶表示装置において開口率を向上させようとすると、画質の低下が顕著になり問題であった。
【００１７】
上記画質の低下の原因について本発明者が鋭意研究したところ、パターニングされた位相差層の形状に起因して、上記光学素子において光漏れが発生していることがわかった。より具体的に述べると、隣り合うブラックマトリクスを跨いでパターニングされた位相差層について、該ブラックマトリクスの伸長方向に対し垂直な方向において位相差層の断面形状を観察してみると、ブラックマトリクスを下にして、上記断面形状が上すぼみのテーパー形状に形成される場合があることがわかった。すなわち、上記断面形状は、ブラックマトリクスを跨ぐ下底から、略平坦な上底に向けて、その側面が傾斜した形状で形成されていることがわかった。これは、パターン位相差層を形成する工程において、特に、位相差層形成用塗膜のうち不要な部分を削除するために行う現像処理工程において、パターン位相差層の側面が傾斜してしまうのではないかと推察された。
【００１８】
ここで位相差層の位相差値は、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の断面が略直方体であれば、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、これが上述の光漏れの原因となることがわかった。
【００１９】
ブラックマトリクスの線幅を大きく設計することができる場合には、隣り合うブラックマトリクス間を跨いでパターニングされる位相差層であっても、該ブラックマトリクス上に位相差層の端部を充分に重ねることができるため上記テーパー状の側面部は、ブラックマトリクス領域に含まれる結果、上述のような光漏れの問題はあまり生じないと思われる。
【００２０】
しかしながら、先に述べたとおり小型の半透過半反射型の表示装置等において開口率を上げる等のために、開口部（画素部）を区画するブラックマトリクスの線幅を細く設計すると、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、光漏れが顕著になり、当該光学素子を用いた液晶表示装置では、画質の低下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、位相差値の観点から位相差層のある部分とない部分とにパターニングされた光学素子において生じる、光漏れの問題を鑑みなされたものであって、位相差値が実質的に０である領域と、位相差値が十分に高い値である領域とにパターニングされた位相差層、あるいは領域によって示される位相差値が異なるようパターニングされた位相差層を備える光学素子において、光漏れの問題が生じない光学素子、該光学素子の製造方法、および上記光学素子を一方側の基板とする液晶表示装置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、基材面略全面に、重合性液晶化合物を所望の方向に配向させ重合させてなる位相差層を形成し、該位相差層上に直接且つ所望の領域にだけ、透明樹脂部を形成することによれば、該透明樹脂部が積層された積層領域では、位相差層を構成する重合性液晶化合物の配向方向をランダムに乱すことができることを見出した。上記知見によれば、透明樹脂部が積層された積層領域における位相差値を、透明樹脂部が積層されていない非積層領域よりも有意に低下させることが可能である。これにより本発明者は、べた塗形成された位相差層上において所望の領域にのみ透明樹脂部を形成し、該透明樹脂部が積層された積層領域と積層されていない非積層領域とで、該位相差層が示す位相差値を異ならしめることにより、位相差層に現像処理を施すことなく、実質的に位相差層を位相差値の観点からパターニングできることを可能として、本発明を完成させた。
【００２３】
即ち、本発明は、
（１）光透過性基板と、上記光透過性基板上略全面において直接または間接に形成される位相差層と、上記位相差層上に直接に任意の積層パターンで形成される透明樹脂部と、を少なくとも備えており、上記位相差層は、重合性液晶化合物から構成されており、該位相差層の上面に上記透明樹脂部が積層されている積層領域と、上記透明樹脂部が積層されていない非積層領域とに区別され、且つ、上記積層領域において示される位相差値が、上記非積層領域において示される位相差値よりも低いことを特徴とする光学素子、
（２）上記位相差層における積層領域の位相差値が、１５ｎｍ以下であることを特徴とする上記（１）に記載の光学素子、
（３）上記光透過性基板と上記位相差層との間に、さらに着色層を備えることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の光学素子、
（４）上記透明樹脂材料が、アクリル系ポリマーと、アクリルモノマーとの混合物であることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の光学素子、
（５）上記位相差層および透明樹脂部を覆って形成される平坦化層を備え、上記平坦化層を構成する樹脂が、上記透明樹脂部を構成する透明樹脂とは異なる樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学素子、
（６）上記位相差層における非積層領域上にセルギャップ制御部が形成されており、上記セルギャップ制御部の膜厚は、上記透明樹脂部の膜厚よりも大きく、且つ、上記セルギャップ制御部が、上記透明樹脂部を構成する透明樹脂材料とは異なる透明樹脂材料から形成されていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれか１つに記載の光学素子、
（７）上記積層領域が、透過部に相当する位置に積層され、上記非積層領域が、反射部に相当する位置に存在することにより半透過半反射用液晶表示装置に用いられることが予定される上記（１）乃至（６）のいずれか１つに記載の光学素子、
（８）２枚の基板間に駆動用液晶材料が封入されることにより形成される液晶表示装置であって、一方の基板として、上記（１）乃至（７）のいずれか１つに記載の光学素子を備え、対向する他方の基板との間に所望のセルギャップが確保されており、上記セルギャップにより形成される２つの基板間のスペースに駆動用液晶材料が封入されており、且つ、対向する２枚の基板それぞれの外側面に偏光板を備えることを特徴とする半透過半反射型液晶表示装置、
（９）上記（１）乃至（７）のいずれか１つに記載の光学素子の製造方法であって、
光透過性基板上に直接または間接に、重合性液晶化合物が含有される位相差層形成用樹脂組成物を塗布して乾燥させ位相差層形成用塗膜を形成し、上記重合性液晶化合物を所望の方向に配向させた後、電離放射線を照射することによって配向した状態の重合性液晶化合物の末端基同士を反応させて重合部を形成させて上記位相差層形成用塗膜を硬化させて位相差層を形成する位相差層形成工程と、上記位相差層上に直接に、透明樹脂部形成用樹脂組成物を塗布して透明樹脂部形成用塗膜を形成し、所望のマスクを介して電離放射線を照射して露光部を硬化させ、続いて現像処理を行った後、最後に加熱処理を行うことによってパターン形成された透明樹脂部を形成する透明樹脂部形成工程とを、この順に有し、上記位相差層形成工程において略均一の位相差値を示す位相差層を形成した後、上記透明樹脂部形成工程において、上記透明樹脂部が積層された位相差層の積層領域における位相差値を、上記透明樹脂部が積層されていない位相差層の非積層領域の位相差値よりも低下させることを特徴とする光学素子の製造方法、
を要旨とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の光学素子は、内部にべた塗形成された位相差層を備えており、且つ、該位相差層は、その上面に透明樹脂部が積層された積層領域と、透明樹脂部が積層されていない非積層領域とに分かれている。上記非積層領域は、位相差層形成直後に示される高い位相差値を維持しており、一方、上記積層領域は、非積層領域に比べて位相差値が著しく低いという特徴を有する。したがって異なる位相差値を示すという観点からは、実質的に本発明における位相差層はパターニングされているといえる。
【００２５】
上記特徴を利用して、例えば、上記非積層領域が反射部領域に、一方、上記積層領域が透過部領域になるよう、該透明樹脂部をパターニング形成することによれば、本発明の光学素子は、半透過半反射表示装置用の光学素子として使用することができる。
【００２６】
しかも、現像処理を実施することによって位相差層が存在する領域と存在しない領域とにパターニングされた従来の位相差層を備える光学素子とは異なり、本発明の光学素子は、光漏れの問題が発生しない。したがって、本発明の光学素子を用いた液晶表示装置は、良好な光学補償により、高コントラスト化が図られ、高品質な画質を提供することができる。
【００２７】
また本発明の光学素子において、透過部の位相差値が１５ｎｍ以下であれば、続いて実施される焼成処理を含む後工程（例えば、平坦化層形成工程、あるいはセルギャップ調整部形成工程、あるいはセルギャップを確保するための柱状体の形成工程、あるいは駆動液晶用配向膜の形成工程、あるいは対向基板を用いセル組し、液晶表示装置を製造する工程のいずれかあるいは組み合わせ）において、上記透過部の位相差値はさらに低下し、最終的に０ｎｍに限りなく近い値にすることができる。
【００２８】
また上記非積層領域では、上述のとおり、位相差層を形成した後、透明樹脂部を形成する前に示される高い位相差値と同等の位相差値が維持されるため、基材面にべた塗形成する際に、設計された位相差値と略同等であるため、位相差層の厚み設計により、上記非積層領域をλ／２板として作用させることもできるし、あるいはλ／４板として作用させることもできる。
【００２９】
本発明の光学素子の製造方法によれば、位相差層をべた塗形成した後、現像処理を実施することなく、位相差値の異なる領域を備える、実質的にパターニングされた位相差層を形成することができる。したがって、従来のパターニングされた位相差層が有していた該位相差層のテーパー形状化による画像の低下の虞を払拭することができるという効果を有する。またこれに加えて、以下の有利な点を有する。即ち、従来、位相差層のパターニングは、位相差層自体を現像処理することによって、位相差層が存在する部分と、存在しない部分とに形成しわける方法が採用されていた。しかしながら、位相差層自体を現像処理に晒すことは、該位相差層を構成する重合性液晶化合物の所望の配向性をわずかにではあるが乱す虞があった。したがって、本発明の光学素子の製造方法において、位相差層自体の現像工程を省くことができたことは、良好な位相差制御の実現により高品質な画像を提供するという点で非常に望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明に一実施態様を示す、半透過半反射型液晶表示装置用の光学素子１の基材面に対して垂直方向上面側から観察した上面図である。尚、光学素子１の構成における上下方向は、光透過性基板を下方向としたときの上下方向を意味する。
【００３１】
光学素子１は、まず、光透過性基板上に、開口部と遮光部とを区画するようパターニングされたブラックマトリクス（以下、単に「ＢＭ」という場合がある）３が形成され、次いで、紙面上下方向に伸長するストライプ状にパターニングされた赤色光透過性着色部４Ｒ、青色光透過性着色部４Ｂ、緑色光透過性着色部４Ｇ、とから構成される着色層４が形成される。そして、着色層４が形成された基材面上略全面に、べた塗の位相差層５が形成された後、紙面左右方向に伸長する帯状の透明樹脂部８が、紙面左右方向に並列する開口部を一段としたときに、一段抜きに位置するようにパターニングされて完成される。このようにして形成される光学素子１では、透明樹脂部８に覆われた開口部が透過部７として扱われ、一方、透明樹脂部８に覆われていたに開口部が反射部６として扱われる。
【００３２】
上述のように、透明樹脂部８の存在により反射部６と透過部７とが決定される理由について、図２及び図３を用いて説明する。
【００３３】
図２は、図１に示す光学素子１において、透明樹脂部８が形成されていない領域で基板面に垂直方向に光学素子１を切断したＸ−Ｘ断面図である。そして、ここに示される位相差層５は、透明樹脂部８が積層されていない非積層領域５ａである。図２に示すとおり、光学素子１は、光透過性基板２上に、パターニング形成されたＢＭ３と、順に整列する赤色光透過性着色部４Ｒ、青色光透過性着色部４Ｂ、緑色光透過性着色部４Ｇとを有し、さらにその上面に位相差層５が形成されている。なお、赤色光透過性着色部４Ｒ、青色光透過性着色部４Ｂ、及び緑色光透過性着色部４Ｇで着色層を形成するものである。非積層領域５ａである位相差層５は、図２に示すとおり、重合性液晶化合物が、所望の方向（ここでは水平方向）に整然と配向した状態が維持されている。尚、図２における位相差層５を構成する重合性液晶化合物は、水平配向した状態で重合し、架橋構造を形成しているが、図面では架橋状態については図示省略する。
【００３４】
次に図１に示される光学素子１のＹ−Ｙ断面図を用いて、さらに本発明を説明する。図３は、図１紙面上下方向であって緑色光透過性着色部４Ｇの幅方向略中央領域において、基板面に垂直方向に光学素子１を切断したＹ−Ｙ断面図である。そして、ここで示される位相差層５は、透明樹脂部８が積層されていない非積層領域５ａと、透明樹脂部８が積層された積層領域５ｂとが交互に位置している。そして、非積層領域５ａは、図２で示した位相差層５と同様に、重合性液晶化合物が整然と水平配向した状態が維持されている。一方、積層領域５ｂは、図３に示すとおり、重合性液晶化合物の配向が乱れた状態にある。
【００３５】
ここで、本発明における位相差層５は、基材面である着色層４上面に位相差層形成用樹脂組成物が塗布されて塗膜が形成され、上記塗膜中に含有される重合性液晶化合物が所望の方向に配向した状態で重合することによって基材面略全面に形成されたものである。したがって、位相差層５が形成された直後においては、層の略全面において重合性液晶化合物が所望の方向に整然と配向した状態で重合しているものである。
【００３６】
しかしながら、次いで、上記位相差層５上に透明樹脂部形成用樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、所望の領域に透明樹脂部８をパターニング形成するために露光工程、および現像工程を実施すると、驚くべきことに、位相差層５において、透明樹脂部８が積層されていない非積層領域５ａでは、重合性液晶化合物の配向は維持され、一方、透明樹脂部８が積層された積層領域５ｂでは、重合性液晶化合物の配向が乱される傾向にあることがわかった。
【００３７】
本発明者は、上記透明樹脂部８の積層に起因する重合性液晶化合物の配向の乱れを利用し、べた塗形成した位相差層５を、従来のように露光、現像処理することなく、実質的に光学的異方性層と光学的等方性層とにパターニングすることが可能であることを見出した。即ち、位相差層５は、形成された直後は、重合性液晶化合物が所望の方向に配向しているため、略全面が光学的異方性層であるが、次いで位相差層５上の所望の領域にだけ透明樹脂部８を設けることによって、積層領域５ｂだけを光学的等方性層に変化させ、この結果、位相差層５を、光学的異方性層（非積層領域５ａに相当）と、光学的等方性層（積層領域５ｂに相当）とにパターニングすることができる。
【００３８】
そして例えば、上記光学的異方性層である非積層領域５ａを反射部６とし、上記光学的異方性層である積層領域５ｂを透過部７とすることによって、本発明の光学素子を半透過半反射表示装置用の光学素子１として利用することができる。
【００３９】
＜光学素子＞
以下に、本発明の光学素子を構成する各部材についてさらに詳細に説明する。
【００４０】
[光透過性基板]
本発明の光学素子１に用いられる光透過性の基板としては、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。また光透過性基板には、部分的に遮光領域等が設けられてもよい。光透過性基板の光線透過率は、適宜選定可能である。
【００４１】
上記光透過性基板の具体例としては、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、次に列挙するような有機基材から構成することもできる。有機基材としては、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、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、もしくはシンジオタクティック・ポリスチレン等、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、もしくはポリエーテルニトリル等、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、もしくはポリノルボルネン系樹脂等、または、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、もしくは熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。特に光学素子を液晶表示用パネルの一方側の基板として用いる場合には、光透過性基板の材質が無アルカリガラスであることが好ましい。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。
【００４２】
[ブラックマトリクス]
ＢＭ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。上記いずれかの方法により形成されるＢＭの形成パターンは、一般的には矩形格子状あるいはストライプ状が採用されるが、特に限定されるものではなく、設計変更により適宜決定することができる。尚、ＢＭの厚みは、０．５μｍ〜２μｍ程度であることが一般的である。
【００４３】
[着色層]
本発明において形成される着色層は、１色または２色以上の有色透明な光透過性着色部から構成される。例えば、赤色光透過性着色部、緑色光透過性着色部、青色光透過性着色部の３色の光透過性着色部により着色層を構成し、フルカラー可能なカラーフィルタとすることができる。上記光透過性着色部は、開口部毎に、モザイク型、トライアングル型など種々の配置パターンにより形成されるか、あるいは該開口部を覆って色毎に配列するストライプ状のパターンに形成することもできる。上記光透過性着色部は、それぞれ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着色画素用組成物を用いてパターン形成される。より詳しくは、所定の色に着色したインキ組成物を調製して、各色パターン毎に印刷することによって形成されるか、あるいは所定の色の着色剤を含有した塗料タイプの位相差層形成用樹脂組成物を用いて、フォトリソグラフィ法によって形成される。着色層の厚みは、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。尚、本発明の光学素子において、ＢＭと着色層は、それぞれ必須の構成要件ではないが、ＢＭは、光学素子において開口領域と遮光領域を区画するために有効な構成部材であり、また着色層を設けることによって本発明の光学素子をカラーフィルタとして使用することができる。
【００４４】
[位相差層]
本発明における位相差層は、重合性液晶化合物によって構成される層であって、少なくとも層の一部において望ましい位相差値を示し、これによって光の位相差制御機能を発揮する層を意味する。より詳しく述べると、本発明における位相差層は、基材面略全面に形成される層であるが、後述する透明樹脂部が位相差層上に積層される領域（すなわち、積層領域）と積層されない領域（すなわち非積層領域）とに区別される。そして、上記積層領域と上記非積層領域において示される位相差値が、積層領域の方が小さいという特徴を有する。すなわち、本発明における位相差層は、その上面に透明樹脂部が形成されることにより、位相差値の観点において実質的にパターニングされているという特徴を有する。
【００４５】
ここで、位相差層が、良好に位相差制御機能を発揮するためには、重合性液晶化合物の配向性が良好であることが必要である。上記配向性は、光学素子における位相差層の厚さ方向をｚ軸としてｘｙｚ直交座標を想定し、特定波長において、ｚ軸方向の位相差値を測定し、次にｚ軸に対して位相差層の遅層軸に沿ってｘ軸方向に傾斜する方向および進層軸に沿ってｙ軸方向に傾斜する方向から位相差層の位相差値を測定し、該位相差層による位相差値がｚ軸を基準として略対称性を示すことを観察することで、ホモジニアス配向していることを評価することができる。本発明の位相差層において、重合性液晶化合物が良好に配向しているというためには、ｚ軸方向を０°としてｘ軸方向に＋４５°での位相差値と−４５°での位相差値の差が１０ｎｍ以下程度の値が示されることをいう。そして本発明における「位相差値」とは、重合性液晶化合物が良好に配向している状態において、測定されるｚ軸方向の位相差値を意味する。
【００４６】
尚、反射部として望ましい位相差値としてはλ／２およびλ／４の設計値から±１０％の範囲内である。透過部として望ましい位相差値は好ましくは１５ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下、さらに好ましくは６ｎｍ以下である。位相差値が６ｎｍ以下であれば該光学素子を液晶表示装置に用いた際に、位相差値のズレが非常に少なく、また黒表示状態において光漏れが無く、画質の低下が生じることを良好に防止することができる。
【００４７】
より具体的に述べると、非積層領域における位相差値は、位相差層を形成後、透明樹脂部を積層する前の位相差層において示される位相差値とほぼ同等の値が示される。これに対し、積層領域の位相差値は、非積層領域より有意に低下した位相差値が示される。尚、非積層領域の位相差値及び積層領域の位相差値は、光学素子の用途によって異なるため、適宜設計することができる。たとえば、本発明の光学素子を半透過半反射型表示装置において使用する場合には、非積層領域は、反射部領域に相当し、その際に示される位相差値は、λ／２板としては、測定波長５８９ｎｍにおいて２６５ｎｍ〜３２４ｎｍ程度であることが好ましく、λ／４板としては、測定波長５８９ｎｍにおいて１３２ｎｍ〜１６２ｎｍ程度であることが好ましい。一方、積層領域は、透過部領域に相当し、その際に示される位相差値は０ｎｍに近いほど好ましいが、積層領域の位相差値が１０ｎｍ以下である場合には、透過部領域として好ましく用いられ、６ｎｍ以下である場合にはより好ましく用いられ、０ｎｍであることが最も好ましい。
【００４８】
一般的に、位相差層の位相差値は、焼成処理に晒されることによって位相差値が低下する傾向にある。したがって、本発明の光学素子において透明樹脂部を作成した後の透過部における位相差値が０ｎｍよりも有意に高い値であっても、焼成処理を伴う後工程の影響によって、その位相差値がさらに低下し、最終的に製造された装置においては０ｎｍを示すよう設計することが可能である。また上記透過部の位相差値を下げることを目的とした焼成工程をさらに設けても良い。本発明の光学素子を装置に用いた場合に、透過部の位相差値を０ｎｍまで落としたい場合には、透明樹脂部を作成した直後の透過部の位相差値が１５ｎｍ以下であることが望ましい。
【００４９】
重合性液晶化合物：
上記位相差層を形成するための位相差層形成用樹脂組成物に含有される、重合性官能基を有する液晶材料（「重合性液晶化合物」ともいう）としては、棒状の分子構造を有する棒状重合性液晶化合物、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化合物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、棒状重合性液晶化合物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化合物としては、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。
【００５０】
【化１】
2010072197.tif 000003
【００５１】
【化２】
2010072197.tif 000004
【００５２】
【化３】
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【００５３】
【化４】
2010072197.tif 000006
【００５４】
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位相差層形成用樹脂組成物に用いるのは好ましくない。
上記した化１〜化４では重合性液晶化合物のモノマーを例示したが、重合性液晶化合物としてこれらのオリゴマーやポリマー等も、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化合物の複屈折Δｎと、位相差層の膜厚とにより決定される。
【００５５】
本発明における位相差層を形成するための位相差層形成用樹脂組成物は、上記重合性液晶化合物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。重合性液晶化合物の配合量を対配合物換算値で、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化合物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。重合性液晶化合物の添加が対配合物換算値で、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、位相差層形成用樹脂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、位相差層形成用樹脂組成物において、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。
【００５６】
その他の添加剤：
上記位相差層形成用樹脂組成物には、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。重合開始剤は、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。２種以上を併用する場合には、吸収分光特性を阻害しないように、吸収波長の異なる重合開始剤を組み合わせるのが好ましい。
【００５７】
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（株式会社ＡＤＥＫＡ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。
【００５８】
また上記位相差層性用樹脂組成物への添加剤として、必要に応じてカイラル剤を添加することができる。上記位相差層形成用樹脂組成物に添加使用可能なカイラル剤としては、例えば１つもしくは２つ以上の不斉炭素を有する化合物、キラルなアミン、キラルなスルフォキシド等のようにヘテロ原子上に不斉点がある化合物、またはクムレン、ビナフトール等の軸不斉を持つ化合物等が挙げられる。中でも、少量でも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大きなカイラル剤を選択することが好ましい。特に分子内に軸不斉を有する低分子化合物の使用が好ましい。
【００５９】
さらに、上記位相差層形成用樹脂組成物には、基材面に対する位相差層形成用樹脂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。また、上述する以外にも適宜、添加剤を使用することが可能である。
【００６０】
溶剤：
上記位相差層形成用樹脂組成物に用いる溶剤としては、上記重合性液晶化合物、重合開始剤、更には必要に応じて添加するカイラル剤、界面活性剤等を溶解または分散することが可能な溶剤であり、かつ位相差層形成用樹脂組成物における重合性液晶の配向性能を阻害したり、位相差層形成用樹脂組成物を基材面に塗布した際に該基材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。
【００６１】
単一種の溶剤を使用しただけでは、重合性液晶化合物等の溶解性あるいは分散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がある。かかる場合には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。上記した溶剤のなかにあって、単独溶剤として好ましいものは、炭化水素系溶剤とグリコールモノエーテルアセテート系溶剤であり、混合溶剤として好ましいのは、エーテル類又はケトン類と、グリコール類との混合系である。溶液の濃度は、重合性液晶化合物の溶解性（分散性）や所望する光学機能層を示すために要される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。
【００６２】
本発明において用いる具体的な溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ｎ−ブチルベンゼン等の炭化水素類、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類、ｔ−ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、グリセリン等のアルコール類、フェノール、パラクロロフェノール等のフェノール類等の１種又は２種以上が使用可能である。
【００６３】
[配向膜]
またさらに、位相差層を形成する基材面には、適宜、位相差層を構成する重合性液晶化合物を所望の方向に配向させるための配向膜を設けることができる。上記配向膜としては、従来公知の配向膜材料であるポリイミド等が用いられ、基材上に配向膜材料を積層した後、ラビング処理や光配向処理して配向させることにより得られる。あるいは、基材面上に酸化ケイ素を斜め蒸着して配向膜としてもよい。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】
[透明樹脂部]
本発明の光学部材における透明樹脂部は、光透過性の硬化性樹脂を含有する透明樹脂部形成用樹脂組成物を用いて形成される。
上記光透過性の硬化性樹脂としては、アクリル系ポリマー、あるいはアクリル系ポリマーとアクリル系モノマーとを混合した材料を用いることができる。中でも、アクリル系の樹脂材料が好ましく、とくには、エポキシアクリレート系ポリマーと多官能アクリルモノマーの混合物あるいは、アクリル系ポリマーとアクリルモノマーとの混合物が非常に良好に透明樹脂部の構成樹脂として使用される。市販品では、例えばアクリル系ポリマーとアクリル系モノマーの混合物としてＮＮ８５０（ＪＳＲ株式会社製）およびＮＮ５５０（ＪＳＲ株式会社製）が入手可能である。
【００６５】
本発明に用いられる透明樹脂部形成用樹脂組成物には、必要に応じて、光重合開始剤などのほかの添加物を適宜併用した樹脂組成物として使用することができる。上記樹脂組成物は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、酢酸３−メトキシブチル（ＭＢＡ）、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＤＧ）などの溶媒を一種あるいは２種以上を用いて溶液状態としてよく、これによって、位相差層上への塗布性を向上させることができる。
【００６６】
尚、上記透明樹脂部は、位相差層上に上記透明樹脂を塗布して乾燥し、その後、所望のマスクを介して露光し、次いで現像処理を行うことによって形成することができる。透明樹脂部の製造方法についての詳細は、後述する本発明の製造方法の説明の段落にて詳細に説明する。
【００６７】
[平坦化層]
また本発明の光学素子には、位相差層上の任意の箇所に透明樹脂部が設けられているため、その基材面が平坦ではなく、該透明樹脂部を備える透過部が凸状に形成されている。したがって、これを一方側の基板として他方の基板とセル組すると、基板間の距離（いわゆる、セルギャップ）が、均一ではなくなることになる。すなわち、位相差層が露出する非積層領域面から対向基板面までの距離と、透明樹脂部上面から対向基板面までの距離を比較すると、後者の距離が小さくなる。したがってセルギャップの不均一により、製造される液晶セルに不都合が生じると思われる場合には、予め本発明の光学素子において、位相差層と透明樹脂部とを覆う基材略全面において、さらに平坦化層を設けてもよい。
【００６８】
図４に平坦化層を設けた本発明の光学素子の断面図を示す。図４に示す光学素子１Ａは、図３に示す光学素子１にさらに平坦化層５１を設けた態様を示す断面図である。このように、位相差層５上の任意の領域に設けられた透明樹脂部８により形成される基材面の凹凸を覆って平坦化層５１が設けられることによって、光学素子１Ａの光透過性基板とは反対側の表面が平坦化され、対向する基板と対向させてセル組する際に、基板間距離を一定の距離にすることができる。
【００６９】
上記平坦化層５１は、上記透明樹脂部形成可能な樹脂以外のアクリル系あるいはウレタン系の透明で硬化性の樹脂を用いて形成される、透明且つ等方相の層である。
上記平坦化層５１を構成可能な樹脂は、必要に応じて、光重合開始剤などのほかの添加物を適宜併用した樹脂組成物として使用することができる。上記樹脂組成物は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、酢酸３−メトキシブチル（ＭＢＡ）、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＤＧ）などの溶媒を一種あるいは２種以上を用いて溶液状態としてよく、これによって、透明樹脂部及び位相差層上への塗布性を向上させることができる。また市販の樹脂組成物としては、例えば、新日鐵化学株式会社製Ｖ２５９ＰＡなどを用いることができる。
【００７０】
上記平坦化層５１は、基材面に適切な樹脂組成物を塗布して、６０℃〜１２０℃、１分〜３分程度乾燥することによって形成することができる。位相差層５上面から平坦化層５１上面までの距離は、透明樹脂部８の高さよりも大きくなる範囲で適宜調整される。たとえば、透明樹脂部８の上面から平坦化層５１の上面までの距離が０μｍ〜３μｍ程度になるように調整することができる。
【００７１】
尚、平坦化層５１の形成によって、位相差層５の非積層領域５ａの表面と平坦化層５１の底面とが当接することになるが、これによって上記非積層領域５ａにおける重合性液晶部材の配向が乱れるものではない。また換言すると、平坦化層５１を構成する樹脂としては、位相差層５上に直接当接する位置に該平坦化層５１を設けた場合であっても、位相差層５を構成する重合性液晶材料の配向性を乱さない樹脂を選択することが必要である。
【００７２】
[セルギャップ制御部]
また、本発明の光学素子１には、図５に示すように、透明樹脂部８の存在による基材面の凹凸を調整するために、非積層領域５ａの上面であって、透明樹脂部８の膜厚以上の膜厚を有するセルギャップ制御部５２を設けることもできる。
【００７３】
図５に示す光学素子１Ｂは、図３に示す光学素子１にさらにセルギャップ制御部５２を設けた態様を示す断面図である。図５に示すセルギャップ制御部５２は、透明樹脂部８の膜厚よりも大きい膜厚で形成されており、これによって、光学素子１Ｂを一方の基板とし、対向する基板と向かい合わせてセル組みした際に、対向する基板と透過部７との距離よりも、対向する基板と反射部６との距離を小さくすることができ、半透過半反射用の光学素子（基板）として、光学的に有利に作用させることが可能である。例えばＶＡモードの液晶表示装置用の光学素子としては、反射部のセルギャップを透過部のセルギャップのほぼ半分にする構成があり、カラーフィルター側に設置するセルギャップ制御部５２で任意のセルギャップに調整可能である。
【００７４】
また、図示はしないが、セルギャップ制御部５２を透明樹脂部８と同等の膜厚に形成する態様によれば、当該セルギャップ制御部５２と透明樹脂部８との高さが同じになり、上面が平面でそろうため、基板上面を平坦にすることができる。これより、対向する基板とセル組みをした際に、均一なセルギャップを設けることができる。
【００７５】
上記セルギャップ制御部５２は、透明樹脂部形成可能な樹脂以外のアクリル系あるいはウレタン系の透明で硬化性のある樹脂を用いて形成される透明且つ等方相の層である。市販品としては、例えばオプトマーＮＮ７８０（ＪＳＲ株式会社製）が好ましく使用される。
上記セルギャップ制御部５２を構成可能な樹脂は、必要に応じて、光重合開始剤などのほかの添加物を適宜併用した樹脂組成物として使用することができる。上記樹脂組成物は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、酢酸３−メトキシブチル（ＭＢＡ）、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＤＧ）などの溶媒を一種あるいは２種以上を用いて溶液状態としてよく、これによって、透明樹脂部及び位相差層上への塗布性を向上させることができる。
【００７６】
上記セルギャップ制御部５２は、位相差層５及び透明樹脂部８が設けられた基材面に、セルギャップ制御部形成用樹脂組成物をスピンコート法などの公知の塗布方法により塗布し乾燥して塗膜を形成し、その塗膜上に任意形状のフォトマスクを介して、電子線や紫外線などの電離放射線照射することによって露光し、露光部分を硬化させた後、現像処理を行い、形成することができる。より具体的には、上記露光は、例えば紫外線照射装置により紫外線を、照射量１０ｍＷ／ｃｍ２×２０秒（照度は３６５ｎｍで測定）の条件で照射し、露光部を硬化させ、続いて、基板をアルカリ現像液（水酸化カリウム溶液）に浸漬することで、未硬化の状態にある樹脂材料を除去し、さらに２３０℃のオーブンに３０分間保持し焼成することによってセルギャップ制御部５２を備える光学素子１Ｂを形成することができる。セルギャップ制御部５２の膜厚は透明樹脂部８の膜厚みより０〜３μｍ程度大きく形成されることが好ましく、１．５〜２μｍ程度大きく形成されることがより好ましい。
【００７７】
以上に説明した本発明の光学素子１、１Ａ及び１Ｂはいずれも本発明を例示的に示すものに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において設計変更し、あるいはさらに他の構成が不可されることを除外するものではない。例えば、本発明の光学素子は、着色層の存在を必須とするものではなく、また必要に応じて、セルギャップ確保用の柱状体を基材面に複数設けてもよい。
【００７８】
＜光学素子の製造方法＞
次に、本発明の光学素子の製造方法について説明する。本発明の光学素子の製造方法は、少なくとも、位相差層形成工程と、続いて行われる透明樹脂部形成工程とを有する。その他、ブラックマトリクスや、着色層、配向膜といった任意の層については、従来の公知の方法が適宜採用される。
【００７９】
まず、光透過性基板上に、直接または間接に、位相差層を形成するために実施される位相差層形成工程について、説明する。位相差層形成工程は、べた塗の位相差層をセル内に積層形成する方法として従来公知の方法が適用される。より一般的には、まず光透過性基板上に直接または間接に、重合性液晶化合物が含有される位相差層形性用樹脂組成物を塗布して位相差層形成用塗膜を形成する。位相差層形成用樹脂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。
【００８０】
次に、上記位相差層形成用塗膜を備える基板をプリベークし、該塗膜中に含有される
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該塗膜中に含有される重合性液晶化合物を一定方向に配列させる。プリベーク温度、時間は、位相差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、７０℃〜１２０℃で数分〜３０分間程度の範囲で行われる。
【００８１】
そして、重合性液晶化合物を一定方向に配列させた状態のままで、上記位相差層形成用塗膜面に、電離線あるいは紫外線などの電離放射線を照射して露光し、重合性液晶化合物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を硬化させる。その後、ポストベークを行い、未反応の重合性液晶化合物をさらに重合させ、３次元構造を有する架橋構造を上記液晶化合物によって実現し、位相差層を形成する。ポストベークの条件は、特に限定されず用いられる材料などによって適宜決定してよいが、一般的には１５０℃〜２６０℃、１０分〜６０分間程度の条件で行われる。位相差層が完成される。上記電離放射線として紫外線を利用する場合には、波長３００〜５００ｎｍ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、重合性液晶化合物の種類や組成、光重合開始剤の種類や量等によって異なるが、通常、１０〜３０００ｍＪ／ｃｍ２程度の範囲である。
【００８２】
続いて、透明樹脂部形成工程を実施する。まず、透明樹脂組成物を上記位相差層上に塗布してこれを乾燥させ、透明樹脂部形成用塗膜を形成する。塗布方法は、上記位相差層形成工程において記載したものと同様である。また乾燥条件は、透明樹脂の種類、使用量、透明樹脂の膜厚みによって適宜決定することができるが、５０℃〜１００℃、３０秒から６０分の間で適宜調整される。
【００８３】
尚、本発明において位相差層の積層領域の位相差値が、非積層領域の位相差値よりも低くなるものであるが、その位相差値の低下量の調整方法の１つとしては、上記透明樹脂組成物を位相差層上に塗布した後の乾燥条件（プリベーク条件）の変更が挙げられる。この乾燥条件が緩やかなほど積層領域の位相差値の低下量は大きくなる傾向にある。より具体的には、乾燥後の透明樹脂部の厚みが、０．５〜１．５μｍである場合に、透明樹脂部形成用樹脂組成物を塗布後の乾燥条件が８０℃で３分間の場合には、最終的に積層領域の位相差値は、非積層領域の位相差値よりも１６０ｎｍ程度低下し、同様に８０℃で３０分間で７０ｎｍ程度低下し、６０℃で１分間で３３０ｎｍ程度低下させることができる。ただし、本発明において積層部における位相差値を低下させる手段は、上記乾燥方法の条件手段に限定されるものではない。
【００８４】
本発明において積層領域の位相差値が低下するメカニズムは明らかではないが、透明樹脂部を作成する際、基材面に透明樹脂部形成用樹脂組成物を塗布して塗膜を形成した後、該塗膜を乾燥するために実施される乾燥（プリベーク）条件を緩やかにし、完全に乾燥しない状態で、次いで、露光処理および現像処理を行った後に、位相差値を測定すると位相差層の低下はほとんど起こっておらず、続いて実施するポストベーク後、積層領域の位相差値が大きく低下していることが本発明者によって確認されている。
【００８５】
次いで、該塗膜上方に、任意のパターンのフォトマスクを設置し、該マスクを介して、紫外線や電子線などの電離放射線を照射して露光し、露光部を硬化させる。電離放射線として紫外線を利用する場合には、波長３００〜５００ｎｍ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、透明樹脂の種類や量等によって異なるが、通常、５〜５０ｍＷ／ｃｍ２程度の範囲である。たとえば、紫外線波長３６５ｎｍ、照射光量１０ｍＷ／ｃｍ２、照射時間２０秒の条件で、上記市販品として入手される透明樹脂を良好に位相差層上にて硬化させることができる。
【００８６】
上記露光処理後、続いて所望の領域にのみ透明樹脂部が形成されるよう、現像処理を行う。まず硬化した透明樹脂部形成塗膜を備える基板をアルカリ現像液（水酸化カリウム溶液）に浸漬することで、未硬化の状態にある透明樹脂材料を除去する。この結果、所望の領域にのみ透明樹脂部が存在することになるが、該透明樹脂部を構成する透明樹脂の硬化状態をより進行させるために加熱処理を実施する。上記加熱処理における加熱温度、および加熱時間は、透明樹脂の種類、使用量、透明樹脂の膜厚みによって適宜決定することができる。たとえば、１５０℃〜２６０℃に加温されたオーブン内で、１０分〜６０分程度加熱することにより良好に上記加熱処理を実施することができる。
【００８７】
＜液晶表示装置＞
次に、本発明の光学素子１を用いて形成される半透過半反射型液晶表示装置について、図６を例に説明する。
【００８８】
図６は、本発明の光学素子１を用いた半透過半反射型液晶表示装置３１を構成する各層の相対的な位置関係を示すための分解斜視図である。したがって、各層が図６に示すように離れているものではない。
【００８９】
半透過半反射型液晶表示装置３１は、表示側基板４１と、これに対向する対向基板４２とこれら両基板間に設けられる対駆動用液晶層３７とから構成される駆動方式をＶＡモードとする液晶表示装置の一例である。
【００９０】
上記表示側基板４１には、光透過性基板２上に、反射部６と透過部７とを区画する矩形格子状のブラックマトリクス３と、赤色光透過性着色部４Ｒ、青色光透過性着色部４Ｂ、緑色光透過性着色部４Ｇがストライプ状に設けられた着色層４と、着色層４を覆うようにベタ塗り形成された位相差層５と、透過部７を覆う位置に選択的に設けられた帯状の透明樹脂部８をこの順にそなえた光学素子１が利用されている。そしてさらに光学素子１の光透過性基板２の着色層４とは反対側の面に、図面の手前から奥に向かう方向に対して反時計回りに１３５°の方向に光の吸収軸がある偏光板３８ａを備えて、表示側基板４１が形成されている。尚、図示はしないが、ＶＡモードの液晶表示装置の場合には、着色層４と後述する対駆動用液晶層３７との間にさらに透明電極膜が設けられることが一般的であり、また対向する２つの基板間において一定のセルギャップを確保するための柱状体が、光学素子１の光透過性基板２側とは反対側の面に突出するよう設けられることが一般的である(図示せず)。
【００９１】
また図示はしないが、光学素子１における透明樹脂部８が設けられた面には、さらに上述する平坦化層あるいは、セルギャップ制御部を設けることができる。
【００９２】
一方、対向基板４２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が設けられるとともに（ＴＦＴについては図示せず）、光透過性基板３４の表示側基板４１側面において、反射部６の位置に併せて設けられる反射板３３を有し、反射板３３の非設置領域が透過部７に対応している。さらに一般的には、反射板３３における駆動用液晶層３７側面には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる透明電極（図示せず）が積層され、そしてその透明電極を覆うように配向膜（図示せず）が形成される。また光透過性基板３４における反射板３３とは反対側の面には、光の吸収軸が図面の手前から奥に向かう方向に対して反時計回りに４５°の方向である偏光板３８ｂを備えてなる。また対向基板４２の外側には、透過部７を透過する光を与えるためのバックライト（図示せず）が備えられる。
【００９３】
ここで、光学素子１における位相差層５のごとき、半透過半反射型液晶表示装置における反射部上にパターニングされる位相差層は、正の一軸性を有し、且つ光軸が基材に対してほぼ水平である、いわゆる正のＡプレートとして形成されることが一般的である。
【００９４】
また本発明において位相差層５は、上述する正のＡプレートである以外にも、正の一軸性を有し、且つ光軸が基材に対してほぼ垂直である、いわゆる正のＣプレートとして形成されてもよく、あるいは別の態様として、負の一軸性を有し、且つ位相差層の光軸が基材に対してほぼ垂直である、いわゆる負のＣプレートとして形成されてもよい。さらに、本発明における位相差層を正のＡプレート、正のＣプレート、及び負のＣプレートを任意の組合せで積層させることも可能である。
【実施例】
【００９５】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００９６】
[実施例１]
以下に示すとおり、光透過性基板上に、透過部と反射部とを格子状に区画するブラックマトリクスを形成し、次いで配向膜を設けた後、基材面全面に位相差層を形成し、最後に、透過部を覆う位置だけに存在するよう帯状にパターニングされた透明樹脂部を形成することによって光学素子を作製し、これを実施例１とした。
【００９７】
（ブラックマトリクスの作製）
まず、光透過性基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ３５）上に下記組成のブラックマトリクス用フォトレジストを用いてブラックマトリクスを作製した。
ブラックマトリクス用フォトレジストは、着色材料として顔料を用い、分散液組成物（顔料、分散剤、および溶剤を含有）にビーズを加え、分散機で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、クリアレジスト組成物（ポリマー、モノマー、添加剤、開示剤および溶剤）とを混合したものである。上記分散機としては、ペイントシェーカーを用いた。
調製したブラックマトリクス材料を、定法にしたがって予め洗浄した上記光透過性基板上に、スピンコート法で塗布した。膜厚は、１．２μｍの厚さとなるよう塗布した。９０℃、３分間の条件でプリベーク、所定のパターンを露光（１００ｍＪ／ｃｍ2）、０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行った後、２００℃、３０分間ポストベークすることで、光透過性基板上に反射部と透過部とを区画するブラックマトリクスを作製した。
【００９８】
＜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）
【００９９】
（配向膜の作製）
次に、上記ブラックマトリクス上面を覆って正のＡプレートである位相差層を形成するために、予め配向膜を形成した。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】
（位相差層の作製）
位相差層は、下記位相差層形成用樹脂組成物を上記配向膜を設けた基材上に、波長５８９ｎｍ位相差が露光直後に１６７．５ｎｍ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分間プリベークを行い、残留溶剤を除去すると共に、塗膜中に含有される重合性液晶化合物を上記配向膜に従い所望の方向に配向させた。次に室温で３分間静置した後、塗膜中の重合性液晶化合物が上記所望方向に配向した状態で、紫外線照射装置により全面を露光し、硬化させた。照射量は１０ｍＷ／ｃｍ2×２０秒とした（照度は３６５ｎｍで測定）。２２０℃のオーブンで３０分間焼成し、基材面略全面に厚み１．２μｍ、λ／４の位相差値を示す位相差層を設けた。
【０１０１】
尚、位相差層形成用樹脂組成物は、重合性液晶化合物として、メルク社製ＲＭＭ３４を２４．０重量部、開始剤として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を１．０重量部、および溶剤としてトルエンを７５．０重量部用いて調製した。
【０１０２】
最後に、上記位相差層上において、上記透過部を覆う位置に選択的に形成される帯状の透明樹脂部を形成した。
まず、透明樹脂部形成用樹脂組成物としてＮＮ８５０（ＪＳＲ株式会社製）を用い、これを位相差層上にスピンコーターで塗布し、８０℃で３分間のプリベーク処理を行い、透明樹脂部形成用塗膜を形成した。次いで、反射部を除き、透過部を覆う位置が選択的に露光されるよう設計されたフォトマスクを位相差層上面から０．２ｍｍの位置に設置し、該フォトマスクを介して、紫外線照射装置により紫外線を照射して、露光部(すなわち反射部を除き、透過部を覆う位置)を硬化させた。照射量は１０ｍＷ／ｃｍ２×２０秒とした（照度は３６５ｎｍで測定）。続いて、基板をアルカリ現像液（水酸化カリウム溶液）に浸漬することで、未硬化の状態にある樹脂材料を除去し、さらに２３０℃のオーブンに３０分間保持し焼成して膜厚１．０μｍの透明樹脂部を形成し、光学素子である実施例１を完成させた。
【０１０３】
（評価１：位相差値の測定）
透過部と反射部とそれぞれランダムに４箇所選択し、その位相差値をＲＥＴＳ１２５０ＶＡ（大塚電子株式会社製）を用いて回転検光子法により測定し、その平均値を算出した。その結果、反射部の位相差値は、１５３ｎｍ、透過部の位相差値は、６ｎｍであった。上記測定結果より、反射部はその低下量が小さく、反射部として十分に高い位相差値が維持された。一方、透明樹脂部を積層した透過部では、位相差値が形成時から著しく値が低下していることが確認された。また透過部の位相差値が６ｎｍであったことから、実施例１の光学素子を半透過半反射型表示装置の一方側の基板として十分使用することができることが確認された。
尚、実施例１の位相差層を測定するにあたり、反射部を構成する重合性液晶化合物が良好に配向し、正のＡプレートとして機能する否かを光学素子における位相差層の厚さ方向をｚ軸としてｘｙｚ直交座標を想定し、特定波長において、ｚ軸方向の位相差値を測定し、次にｚ軸に対して位相差層の遅層軸に沿ってｘ軸方向に傾斜する方向および進層軸に沿ってｙ軸方向に傾斜する方向から位相差層の位相差値を測定し、該位相差層による位相差値がｚ軸を基準として略対称性を示すことを観察することで、ホモジニアス配向しており、配向が良好であることを確認した。位相差層における配向性の確認方法は、以下に示す実施例及び比較例でも同様である。
【０１０４】
(評価２：光漏れの確認)
実施例１における光透過性基板のブラックマトリクスとは反対側面に、正のＡプレートとして機能する、λ／４の位相差フィルムを光軸が合った状態で貼りつけて、試験体を作成した。そして試験体を、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、擬似的な反射部黒表示状態として、光学顕微鏡の透過光にて光漏れの有無を肉眼観察した。その結果、実施例１は光漏れが確認されなかった。
【０１０５】
[実施例２]
上記ブラックマトリクスと配向膜との間に、赤色光透過性着色部、緑色光透過性着色部、および青色光透過性着色部からなる着色層を後述のとおり設けたこと以外は実施例１と同様に光学素子を作製し、実施例２とした。
【０１０６】
（着色層の形成）
実施例１と同様に光透過性基板上にブラックマトリクスを設けた後、下記のとおり着色層を積層形成した。
着色層の形成には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）各光透過性着色部を形成するための着色材料として下記組成の顔料分散型の光透過性着色部形成用フォトレジスト（以下、単に「フォトレジスト」ともいう）を用いた。顔料分散型のフォトレジストは、着色材料として顔料を用い、分散液組成物（顔料、分散剤、および溶剤を含有）にビーズを加え、分散機で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、クリアレジスト組成物（ポリマー、モノマー、添加剤、開示剤および溶剤）とを混合したものである。分散機としては、ペイントシェーカーを用いた。
次に、赤色（Ｒ）の顔料分散型のフォトレジストを、上記ブラックマトリクスを備える基板上にスピンコート法で塗布、８０℃、５分間の条件でプリベーク、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、２００℃、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（Ｒ）光透過性着色部を形成した。
【０１０７】
同様に、緑色（Ｇ）の顔料分散型の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（Ｇ）光透過性着色部を形成した。さらに、青色（Ｂ）の顔料分散型の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（Ｂ）光透過性着色部を形成し、着色層を形成した。
【０１０８】
＜赤色（Ｒ）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）
【０１０９】
尚、上記のポリマー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。以下、同様である。後述において記載するポリマー１についても同様である。
【０１１０】
＜緑色（Ｇ）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）
【０１１１】
＜青色（Ｂ）光透過性着色部用フォトレジスト＞
・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）
【０１１２】
上述のとおり作成した着色層面上に実施例１と同様に配向膜を形成した基材上に、実施例１と同様に位相差層および透明樹脂部を設けて光学素子を作製し実施例２を完成させた。
【０１１３】
実施例１と同様に、実施例２についても評価１及び評価２を実施した。その結果、評価１では反射部の位相差値が１５３ｎｍ、透過部の位相差値が６ｎｍであった。また反射部の配向は良好であることが確認された。評価２では光漏れが無いことが確認された。よって実施例２においても実施例１と同様の効果が確認された。
【０１１４】
[実施例３]
実施例２の光学素子において、さらに、位相差層における非積層領域（すなわち反射部）上に、下記のとおりセルギャップ制御部を設けたこと以外は、実施例２と同様に光学素子を作製し、実施例３とした。
【０１１５】
（セルギャップ制御部の作製）
セルギャップ制御部は下記組成からなるセルギャップ制御部用レジストを、実施例２で作製した光学素子の位相差層および透明樹脂部を備える面側に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分間プリベークを行い、残留溶剤を除去した。次に、所定のマスクを介してアライメント露光（２００ｍＪ／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、位相差層の非接触領域（反射部）に膜厚０．５μｍのセルギャップ制御部を形成した。
【０１１６】
＜セルギャップ制御部用レジスト＞
・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） 
【０１１７】
実施例１と同様に、実施例３についても評価１及び評価２を実施した。その結果、評価１では反射部の位相差値が１４６ｎｍ、透過部の位相差値が０ｎｍであった。したがって、位相差層のうち、非接触領域にセルギャップ調整部が積層されても、当該非接触領域、における位相差値は反射部として十分に高い位相差値が維持されたことが確認された。また反射部の配向は良好であることが確認された。評価２では光漏れが無く、よって実施例３においても実施例１と同様の効果が確認された。
【０１１８】
[実施例４]
実施例１の光学素子の表面（光透過性基板とは反対側表面）に、下記のとおり平坦化層を形成し、表面が平坦化された光学素子を得た。これを実施例４とした。
【０１１９】
平坦化層形成材料として、市販の樹脂組成物（Ｖ２５９ＰＡ  新日鐵化学株式会社製）を用い、これを実施例１の光学素子の表面に、スピンコート法により塗布して塗膜厚み２．０μｍとなるよう塗膜を形成した。次いで、７０℃、３分の条件で焼成処理を実施し、上記塗膜中に含有される樹脂を硬化させて、透明かつ等方性の平坦化層を備える光学素子を作成した。
【０１２０】
（評価）
実施例１と同様に実施例４においても評価１を実施した。その結果、反射部の位相差値が１４６ｎｍ、透過部の位相差値が０ｎｍとなり、本平坦化層材料を用いた平坦化層が反射部である非接触領域に直接当接して形成されても、該非接触領域における位相差値は、反射部として十分に高い値を維持していることが確認された。また反射部の配向は良好であることが確認された。評価２では、光漏れは確認されなかった。
【０１２１】
[実施例５]    
ブラックマトリクスを設けた基材面略全面に厚み２．４μｍ、λ／２の位相差値を示す位相差層を形成したこと以外は、実施例１と同様に光学素子を製造し、これを実施例５とした。
【０１２２】
（評価）
実施例１と同様に実施例５においても評価１を実施した。その結果、反射部の位相差値が３２０ｎｍ、透過部の位相差値が６ｎｍとなり、位相差層がλ／２板であっても、本発明の効果が発揮されることが確認された。また反射部の配向は良好であることが確認された。評価２では光漏れは確認されなかった。
【０１２３】
[実施例６]
透明樹脂部を形成するための樹脂組成物を、ＮＮ５５０（ＪＳＲ株式会社製）に変えたこと以外は実施例１と同様に光学素子を製造し、これを実施例６とした。
【０１２４】
（評価）
実施例１と同様に実施例６においても評価１を実施した。その結果、反射部の位相差値が１５３ｎｍ、透過部の位相差値が６ｎｍとなり、実施例とは異なる透明樹脂材料を用いた場合でも、本発明の効果が発揮されることが示された。また反射部の配向は良好であることが確認された。評価２では光漏れは確認されなかった。
【０１２５】
（参考例）
また上記実施例６について、さらに２３０℃３０分の条件で焼成処理をしたところ、反射部の位相差値は、１４６ｎｍ、透過部の位相差値は０ｎｍとなり、透明樹脂部を形成後、さらなる焼成処理によって、透過部の位相差値を０ｎｍに低下させることができることを確認した。
【０１２６】
[比較例１]
比較例１として、下記のとおり、透明樹脂部を設けず、反射部上にだけ選択的に位相差層がパターン形成された光学素子を作成した。
即ち、実施例１と同様に、光透過性基板上に、ブラックマトリクスおよび配向膜を設け、次いで配向膜を形成した基材を作成した。そして、実施例１に用いた位相差層形成用樹脂組成物と同様の組成物を用いて上記配向膜を設けた基材上に、波長５８９ｎｍにおける位相差値が露光直後に１６０．５ｎｍ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分間プリベークを行い、残留溶剤を除去するとともに、塗膜を上記配向膜に従い所望の方向に配向させるまでは実施例１と同様に行なった。次いで室温で３分間静置した後、塗膜中の重合性液晶材料の配向が上記配向膜に従い所望の方向を向いた状態で、透過部を除いて、反射部を覆う位置だけが露光されるよう設計されたフォトマスクを用い、上記塗膜から０．２ｍｍの位置に設置し、紫外線照射装置により紫外線を照射して、露光部(すなわち透過部を除き、反射部を覆う位置)を硬化させた。照射量は１０ｍＷ／ｃｍ２×２０秒とした（照度は３６５ｎｍで測定）。次に未露光部を液晶組成物の良溶媒を用いて現像し、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た後、２２０℃のオーブンで３０分間焼成し、膜厚１．２μｍであって透過部を除き反射部を覆う位置に選択的に設けられた位相差層を形成し、光学素子である比較例１を完成させた。
【０１２７】
比較例１について、実施例１と同様に評価１、評価２を行った。その結果、評価１では反射部の位相差値は１５３ｎｍ、透過部の位相差値は０ｎｍと測定された。また反射部の配向は良好であることが確認された。一方、評価２では、反射部において、ブラックマトリクスとの境界付近で光漏れが確認された。
【０１２８】
以上、実施例と比較例の評価から、実施例はいずれも、反射部において高い位相差値が示され、且つ透過部では、６ｎｍ以下と、著しく低い位相差値が示され、その差から、実施例の光学素子はいずれも半反射半透過型表示装置の一方側の基板として十分に使用されるものであった。また評価２では、実施例はいずれも光漏れが確認されなかった。すなわち、実施例における位相差層は、位相差値が高い非積層領域（反射部）と位相差値が低い積層領域（透過部）とに分かれており、位相差値の点で実質的にパターニングされていることが確認された上、従来のパターニングされた位相差層において課題であった光漏れの問題が解決されており、光学素子として非常に光学性能が高いことが示された。
【０１２９】
一方、比較例は、反射部にのみ位相差層が存在するようパターニングされており、この結果、反射部においては高い位相差値が示され、且つ位相差層が形成されなかった透過部では位相差値がゼロであることが評価１で確認された。また評価２では、明らかに反射部領域において、ブラックマトリクスとの境界付近に光漏れがあり、現像処理により反射部にのみ形成された位相差層の有する問題点が改めて確認された。
【０１３０】
また、透明樹脂部を形成後、さらに後工程として、セルギャップ制御部が作成された実施例３、平坦化層が形成された実施例４、及び参考例として示した実施例６の追加の焼成処理により、さらに透明樹脂部における位相差値が低下し、ほぼ０ｎｍとなったことが確認された。これにより、後工程における焼成処理の影響により、さらに透過部の位相差値が低下することが確認された。したがって、透明樹脂部を形成した時点で、位相差値が１５ｎｍ以下の場合には、焼成処理を行う後工程、あるいは追加の焼成工程によって０ｎｍあるいは０ｎｍに非常に近い値にまで位相差値を下げることができることが示された。
【０１３１】
したがって本発明の光学素子を一方側の基板とする半透過半反射型液晶表示装置においては、透明樹脂部の位相差値は０ｎｍ、あるいはこれに近い値とすることができ、且つ、反射部の位相差値は良好な値が維持され、さらに光漏れがないことから、コントラスト比の高い高品質が画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の一態様である光学素子の上面図である。
【図２】図１に示す光学素子のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１に示す光学素子のＹ−Ｙ断面図である。
【図４】本発明の別の態様である光学素子の断面図である。
【図５】本発明の別の態様である光学素子の断面図である。
【図６】本発明の液晶表示装置の一態様を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１、１Ａ、１Ｂ      光学素子
２、          光透過性基板
３、          ブラックマトリクス
４、        着色層
４Ｒ    赤色光透過性着色部
４Ｂ    緑色光透過性着色部
４Ｇ    青色光透過性着色部
５、３１、５１、７２      位相差層
５ａ    非積層領域
５ｂ    積層領域
６      反射部
７      透過部
８      透明樹脂部
３１    半透過半反射型液晶表示装置
３３    反射板
３４    光透過性基板
３７    駆動液晶層
３８ａ、３８ｂ    偏光板
４１    表示側基板
４２    対向基板
５１    平坦化層
５２    セルギャップ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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