(57)【要約】      （修正有）【課題】  素子平面の法線方向に対し、異方性をもつ光学素子を簡易にかつ精度良く製造する方法を提供する。【解決手段】  コレステリック規則性を示す放射線重合性の液晶を基材上に塗布して未硬化状態の塗布膜を形成し（工程１０１）、塗布膜を加熱して、塗布膜中の液晶を等方相へ遷移させる（工程１０２）。その後、所定の方向からガスを吹き付けた状態で当該塗布膜中の液晶を等方相からコレステリック相へ遷移させる（工程１０３）。これにより、塗布膜中の液晶ドメインの螺旋軸方向の平均（螺旋軸主方向）が、吹き付けられたガスの流れに沿って膜平面の法線方向に対して傾いて配向される。最後に塗布膜中の液晶がコレステリック相を保持している状態で当該塗布膜中の液晶を重合させる（工程１０４）。これにより、塗布膜中の液晶の上述したような配向状態がそのまま固定化されることとなり、素子平面の法線方向に対して異方性をもつ光学素子を得る。【選択図】図３
2006284862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子平面の法線方向に対して異方的な光学特性を持つ異方性光学素子の製造方法において、
コレステリック規則性を示す重合性の液晶であって、コレステリック相から高温側の等方相へ遷移する転移点である第１相転移温度と、コレステリック相から低温側の相へ遷移する転移点である第２相転移温度とを持つ液晶を、基材上に平面状に塗布して塗布膜を形成する工程と、
前記基材上に形成された前記塗布膜を前記第１相転移温度以上の温度にする工程と、
前記第１相転移温度以上の温度にされた前記塗布膜に対して所定の方向からガスを吹き付けた状態で当該塗布膜を前記第１相転移温度以下の温度に降温させることにより、前記塗布膜中の液晶を等方相からコレステリック相へ遷移させるとともに、前記塗布膜中の液晶ドメインの螺旋軸方向の平均が膜平面の法線方向に対して傾いた状態となるように配向させる配向工程と、
前記塗布膜中の液晶がコレステリック相を保持している状態で当該塗布膜中の液晶を重合させる重合工程とを含むことを特徴とする、異方性光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記配向工程において、前記塗布膜を前記第２相転移温度以下の温度まで降温させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記配向工程において、前記塗布膜中の液晶を室温まで降温させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記配向工程において、前記塗布膜を前記第１相転移温度と前記第２相転移温度との間の温度まで降温させることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記液晶は放射線重合性の液晶であり、前記重合工程において、前記塗布膜中の液晶に放射線を照射して重合させることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分子配向された液晶性重合体からなる光学素子に係り、とりわけ、素子平面の法線方向に対して異方的な光学特性を持つ異方性光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液晶性重合体からなる光学素子としては、コレステリック液晶やネマチック液晶、ディスコティック液晶等の液晶性重合体からなるものが一般的に知られている。これらの光学素子は、反射素子や光学補償素子、光学位相差素子等として機能するものであり、例えば液晶パネルディスプレイやセキュリティ部材、光学測定装置、光学部品、液晶プロジェクター、リアプロジェクションテレビ、投影スクリーン等の光学部材として利用される。
【０００３】
このうち、コレステリック液晶からなる光学素子としては、コレステリック液晶の示す液晶構造（螺旋構造）により特定の偏光成分の光を反射する反射素子として機能するものが代表的である。このような反射素子は、例えば液晶パネルディスプレイにおいては、光学部材としての偏光分離反射素子やカラーフィルター、ネガティブＣプレート光学補償素子等として利用されている。また、このような反射素子は、投影機により映像光が投射される投影スクリーンにおいては、映像光の特定の偏光成分の光のみを反射する偏光スクリーンとして利用されている（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、上述したようなコレステリック液晶からなる光学素子においては、コレステリック液晶の示す液晶構造（螺旋構造）の螺旋軸方向又は螺旋軸方向の平均（螺旋軸主方向）が素子平面に対して垂直であり、素子平面の法線方向に対してその光学特性が等方的であった。
【０００５】
近年、上述したような液晶パネルディスプレイや投影スクリーンにおいては、異方的な光学特性が望まれる場合が増えてきている。具体的には例えば、投影スクリーンにおいて、映像光の反射光と界面反射光との出射角度を異ならせることにより、光源の映り込みが観察者に見えることを防止するような場合が考えられる。
【０００６】
しかしながら、上述したようなコレステリック液晶からなる光学素子では、現在のところ、素子平面の法線方向に対して異方的な光学特性を持つような光学素子を製造するための実用的な方法が存在していなかった。
【特許文献１】特開２００５−００３８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、素子平面の法線方向に対して異方的な光学特性を持つ異方性光学素子を簡易にかつ精度良く製造する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】
【０００８】
本発明は、素子平面の法線方向に対して異方的な光学特性を持つ異方性光学素子の製造方法において、コレステリック規則性を示す重合性の液晶であって、コレステリック相から高温側の等方相へ遷移する転移点である第１相転移温度と、コレステリック相から低温側の相へ遷移する転移点である第２相転移温度とを持つ液晶を、基材上に平面状に塗布して塗布膜を形成する工程と、基材上に形成された塗布膜を第１相転移温度以上の温度にする工程と、第１相転移温度以上の温度にされた塗布膜に対して所定の方向からガスを吹き付けた状態で当該塗布膜を第１相転移温度以下の温度に降温させることにより、塗布膜中の液晶を等方相からコレステリック相へ遷移させるとともに、塗布膜中の液晶ドメインの螺旋軸方向の平均が膜平面の法線方向に対して傾いた状態となるように配向させる配向工程と、塗布膜中の液晶がコレステリック相を保持している状態で当該塗布膜中の液晶を重合させる重合工程とを含むことを特徴とする、異方性光学素子の製造方法を提供する。
【０００９】
なお、本発明においては、配向工程において、塗布膜を第２相転移温度以下の温度（例えば室温）まで降温させることが好ましい。また、塗布膜を、第１相転移温度と第２相転移温度との間の温度まで降温させてもよい。
【００１０】
また、本発明において、液晶は放射線重合性の液晶であり、重合工程において、塗布膜中の液晶に放射線を照射して重合させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コレステリック規則性を示す放射線重合性の液晶を基材上に平面状に塗布することにより形成された未硬化状態の塗布膜を加熱して、塗布膜中の液晶を等方相へ遷移させた後、塗布膜に対して所定の方向からガスを吹き付けた状態で当該塗布膜中の液晶を等方相からコレステリック相へ遷移させるようにしたので、塗布膜中の液晶ドメインの螺旋軸方向の平均（螺旋軸主方向）が、吹き付けられたガスの流れに沿って膜平面の法線方向に対して傾いた状態となるように配向される。このため、このようにして塗布膜中の液晶がコレステリック相を保持している状態で当該塗布膜中の液晶を重合させるようにすれば、塗布膜中の液晶の上述したような配向状態がそのまま固定化されることとなり、素子平面の法線方向に対して異方的な光学特性を持つ異方性光学素子を簡易にかつ精度良く製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
まず、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）により、本発明の一実施形態に係る異方性光学素子について、一般的な等方性光学素子と比較しながら説明する。なお、本実施形態においては、異方性光学素子として、特定の偏光成分の光を反射する反射素子を例に挙げて説明する。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る異方性光学素子は、特定の偏光成分の光を反射するコレステリック液晶反射層１１を備えている。
【００１５】
ここで、コレステリック液晶反射層１１は、コレステリック規則性を示す放射線重合性の液晶からなり、その液晶構造として、液晶分子のダイレクターが層の厚さ方向に連続的に回転してなる螺旋構造をとっている。
【００１６】
そして、コレステリック液晶反射層１１は、このような物理的な分子配列に基づいて、一方向の円偏光成分と、これと逆回りの円偏光成分とを分離する偏光分離特性を有している。すなわち、コレステリック液晶反射層１１において、螺旋軸に沿って入射した無偏光状態の光は、２つの偏光状態の光（右円偏光及び左円偏光）に分離され、一方は透過され、残りは反射される。この現象は、円偏光二色性として知られ、液晶分子の螺旋構造における螺旋巻き方向を適宜選択すると、この螺旋巻き方向と同一の旋光方向を有する円偏光成分が選択的に反射される。
【００１７】
ここで、コレステリック液晶反射層１１は、その液晶構造の各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１の平均（螺旋軸主方向Ｌ２）が層平面の法線方向Ｐに対して傾いた状態になるように構成されている。このようにして、液晶構造の螺旋軸主方向Ｌ２が層平面の法線方向Ｐに対して傾いた状態になることにより、素子平面の法線方向に対して異方的な光学特性が得られる。
【００１８】
また、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１は、螺旋軸主方向Ｌ２を基準として所定の範囲でばらつくように構成されている。このようにして、液晶構造中の各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１がばらついた状態になることにより、選択的に反射される光を拡散させることが可能である。
【００１９】
なお、以上のような構成からなるコレステリック液晶反射層１１は、後述するように、平面状の基材上にコレステリック規則性を示す液晶を塗布した上で熱等のエネルギーによりコレステリック相へ遷移させることにより形成される。その際、液晶が塗布される基材の表面が配向能を有していない場合には、図１（ａ）に示すように、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１が螺旋軸主方向Ｌ２を基準として所定の範囲でばらついた状態となり、コレステリック液晶反射層１１が、選択的に反射される光を拡散させる拡散反射性（自己拡散性）を発現する。
【００２０】
ここで、比較のために、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１の平均（螺旋軸主方向Ｌ２）が層平面の法線方向Ｐに対して傾いた状態にない一般的なコレステリック液晶反射層１１′，１１″の構成について説明する。
【００２１】
図１（ｂ）は、液晶が塗布される基材の表面が配向能を有していない場合における一般的なコレステリック液晶反射層１１′の液晶構造を示している。この場合、コレステリック液晶反射層１１′に含まれる各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１が螺旋軸主方向Ｌ２を基準として所定の範囲でばらついた状態となり、コレステリック液晶反射層１１′が自己拡散性を発現する場合を示している。これに対し、基材の表面に配向膜等が形成されて配向能を有している場合には、図１（ｃ）に示すコレステリック液晶反射層１１″のように、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１が全て層平面に対して垂直となるプラーナー配向状態をとり、選択的に反射される光を鏡面的に反射させる鏡面反射性を発現する。
【００２２】
なお、図１（ｂ）（ｃ）に示すコレステリック液晶反射層１１′，１１″の液晶構造はいずれも、図１（ａ）に示すコレステリック液晶反射層１１の液晶構造とは異なり、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１の平均（螺旋軸主方向Ｌ２）が層平面の法線方向Ｐに一致しており、その光学特性は異方性ではなく等方性となる。
【００２３】
次に、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）により、図１（ａ）に示すコレステリック液晶反射層１１及び図１（ｂ）（ｃ）に示すコレステリック液晶反射層１１′，１１″の作用について説明する。なお、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）において、液晶ドメイン集合体２１，２２は、複数の液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１及びそのばらつきを模式的に示したものであり、その軸線は螺旋軸主方向Ｌ２に対応している。また、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１のばらつきは円錐により表されており、螺旋軸方向Ｌ１のばらつきがある場合（拡散反射性の場合）には、そのばらつきの程度に応じた底円面積を持つ円錐として表される（符号２１参照）。これに対し、螺旋軸方向Ｌ１のばらつきがない場合（鏡面反射性の場合）には、理想的には底円面積がない線として表される（符号２２参照）。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、図１（ａ）に示すコレステリック液晶反射層１１においては、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１の平均（螺旋軸主方向Ｌ２）が層平面の法線方向Ｐに対して傾いた状態になり、かつ、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１は、螺旋軸主方向Ｌ２を基準として所定の範囲でばらついた状態となっている。このため、コレステリック液晶反射層１１に入射した入射光３１の一部は、各液晶ドメイン２０により選択的に反射されて、螺旋軸主方向Ｌ２が法線方向Ｐに一致している場合の通常の反射角とは異なる反射角で出射光３２として反射される。なお、出射光３２は、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１のばらつきにより拡散光として出射される。また、コレステリック液晶反射層１１に入射した入射光３１の一部は、コレステリック液晶反射層１１の表面で界面反射され、界面反射光３３として出射される。ここで、各液晶ドメイン２０により選択的に反射された出射光３２の反射角は、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１の平均（螺旋軸主方向Ｌ２）を適宜選択することにより任意に選択することができる。
【００２５】
これに対し、図１（ｂ）に示すコレステリック液晶反射層１１′においては、図２（ｂ）に示すように、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１が螺旋軸主方向Ｌ２を基準として所定の範囲でばらついた状態となっているが、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１の平均（螺旋軸主方向Ｌ２）は層平面の法線方向Ｐに一致している。このため、コレステリック液晶反射層１１′に入射した入射光３１のうち各液晶ドメイン２０により選択的に反射された出射光３２は、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１のばらつきにより拡散光として出射されるものの、その平均的な反射角は、螺旋軸主方向Ｌ２が法線方向Ｐに一致している場合の通常の反射角と同様であり、入射角と等しい。このため、このようにして反射される出射光３２は、コレステリック液晶反射層１１′に入射した入射光３１のうちコレステリック液晶反射層１１′の表面で界面反射された界面反射光３３と同一の方向に出射される。
【００２６】
また、図１（ｃ）に示すコレステリック液晶反射層１１″においては、図２（ｃ）に示すように、各液晶ドメイン２０の螺旋軸方向Ｌ１は全て層平面に対して垂直となり、層平面の法線方向Ｐに一致している。このため、コレステリック液晶反射層１１″に入射した入射光３１のうち各液晶ドメイン２０により選択的に反射された出射光３２は、入射角と等しい反射角で鏡面的に反射される。このため、このようにして反射される出射光３２は、コレステリック液晶反射層１１″に入射した入射光３１のうちコレステリック液晶反射層１１″の表面で界面反射された界面反射光３３と同一の方向に出射される。
【００２７】
ここで、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）において、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すコレステリック液晶反射層１１，１１′，１１″の表面で生じる界面反射は、媒体の屈折率差により生じるもので、その界面の向きによって決まる。このため、例えば界面に対して垂直に光が入射すれば同じ方向に反射され、４５°で入射すれば入射角と等しい４５°で反射される。
【００２８】
図２（ｂ）（ｃ）から分かるように、図１（ｂ）（ｃ）に示す一般的なコレステリック液晶反射層１１′，１１″においては、各液晶ドメイン２０の螺旋軸主方向Ｌ２に垂直な面が、界面であるコレステリック液晶反射層１１′，１１″の表面と同一方向であるので、各液晶ドメイン２０によるコレステリック反射と界面反射とが重畳的に生じていた。
【００２９】
このため、例えば、このようなコレステリック液晶反射層１１′，１１″を反射素子として投影スクリーン１０′に組み込んで用いると、図４に示すように、基材１２上に形成されたコレステリック液晶反射層１１′，１１″のコレステリック反射と界面反射とが同一の方向で生じるので、投影機３０から投射された映像光（入射光３１）のコレステリック反射光（出射光３２）と、映像光（入射光３１）の界面反射光３３とが重なり合ってしまい、界面反射光３３として表される光源の映り込みにより、観察者が映像を視認性良く観察することができなくなる。なおこの場合、光源の映り込みがない位置（界面反射光３３が主として反射される方向でない位置）で観察することも可能であるが、その場合には、暗い映像しか見ることができない。
【００３０】
このような問題を解消するための一つの方法は、コレステリック液晶反射層１１′，１１″の表面をマット化（表面への凹凸の付与）して界面反射光３３を消すことである。しかしながら、コレステリック液晶反射層１１′，１１″の表面をマット化してしまうと、光源の映り込みは消えるものの、入射角に対する指向性が低下するので、映像光（入射光３１）だけでなく照明光等の外光も観察者側に反射されてしまい、明室でのコントラストの低下を招いてしまう。また、別の方法として、コレステリック液晶反射層１１′，１１″の表面に規則性のあるレンズ形状を持つ凹凸層等を設けて、界面反射を観察者の方向以外に逃がす方法もあるが、この場合には、凹凸層が迷光を発生させ、ホットバンドなどを発生させてしまうという問題があり、また、表面が傷つきやすく、メンテナンスが困難となるという問題もある。
【００３１】
これに対し、図１（ａ）に示すコレステリック液晶反射層１１においては、図２（ａ）から分かるように、各液晶ドメイン２０の螺旋軸主方向Ｌ２に垂直な面が、界面であるコレステリック液晶反射層１１の表面と異なる方向であるので、各液晶ドメイン２０によるコレステリック反射と界面反射とを分離することができる。また、図１（ａ）に示すコレステリック液晶反射層１１においては、各液晶ドメイン２０によるコレステリック反射の拡散性がコレステリック液晶反射層１１の表面形状に依存しないので、コレステリック反射の拡散性と界面反射の拡散性とを別々に制御することができる。このため、コレステリック反射を拡散反射とし、界面反射を鏡面反射としたり、その逆に、コレステリック反射を鏡面反射とし、界面反射を拡散反射としたり、さらに、コレステリック反射及び界面反射の両方を拡散反射としたり、といったことを任意に行うことができる。
【００３２】
このため、例えば、このようなコレステリック液晶反射層１１を反射素子として投影スクリーン１０に組み込んで用いた場合でも、図３に示すように、基材１２上に形成されたコレステリック液晶反射層１１のコレステリック反射と界面反射とが異なる方向で生じるので、投影機３０から投射された映像光（入射光３１）のコレステリック反射光（出射光３２）と、映像光（入射光３１）の界面反射光３３とが重なり合うことがない。より具体的には、図３に示すように、投影スクリーン１０の下方から投影機３０により映像光（入射光３１）を投射する場合、コレステリック液晶反射層１１の液晶構造の螺旋軸主方向Ｌ２が投影スクリーン１０に対して下向きとなるように配置すれば、投影スクリーン１０の正面にいる観察者には、コレステリック反射光（出射光３２）として表される最も明るい映像が見え、界面反射光３３として表される光源の映り込みは見えない。このため、投影スクリーン１０（コレステリック液晶反射層１１）の表面をマット化することなく平滑にしたままでも、界面反射光３３として表される光源の映り込みを回避することが可能となり、観察者が明るい映像を視認性良く観察することができる。なおこの場合、投影スクリーン１０（コレステリック液晶反射層１１）の表面に弱いマットを付与してもよく、これにより、映像光以外の映り込みを消して、映像光が形成する映像のみを純粋に視認することができる。
【００３３】
次に、図５により、このような構成からなる本実施形態に係る異方性光学素子（コレステリック液晶反射層１１）の製造方法について説明する。
【００３４】
まず、図５に示すように、あらかじめ準備された基材の表面上に、コレステリック規則性を示す放射線重合性の液晶を含む液晶性組成物を均一な厚さで平面状に塗布して未硬化状態の塗布膜を形成する（工程１０１）。
【００３５】
このとき、液晶性組成物を塗布する方法としては、既存の任意の方法を用いることができる。具体的には例えば、スピンコート法やブレードコート法、スリットコート法、ダイコート法等を用いることができる。
【００３６】
また、液晶性組成物が塗布される基材としては、平面状の表面を有するものであればよく、フィルム状基材又は板状基材のいずれを用いてもよい。また、基材の材料としては、後述するような加熱（液晶性組成物を等方相へ遷移させる際の加熱）に耐えられるものであればよく、プラスチックやガラス等の任意のものを用いることができる。なお、このような基材の表面には、配向能が付与されていても付与されていなくてもよい。ここで、基材上に配向膜を形成したり、基材の表面にラビング処理を施したり、基材として延伸プラスチックフィルムを用いたりすれば、基材の表面に配向能が付与される。これに対し、基材として、通常の延伸されていないプラスチックや、ラビング処理が施されていない樹脂やガラス等からなるものを用いるようにすれば、基材の表面に配向能が付与されないようにすることができる。
【００３７】
さらに、基材上に塗布される液晶性組成物に含まれる液晶としては、コレステリック規則性を示すカイラルネマチック液晶やコレステリック液晶を用いることができる。このような液晶としては既存の任意のものを用いることができ、例えば上記特許文献１に記載されたものを用いることができる。なお、このような液晶は基材上にそのまま塗布することも可能であるが、粘性を塗布装置に合わせたり、良好な配向状態を得る目的で、有機溶媒などの適当な溶剤に溶解させてインキ化するようにしてもよい。ここで、液晶をそのまま用いる場合には、粘性が高いので、例えば液晶が等方相付近になるまで加熱して流動性を向上させることが好ましい。なお、ここで用いられる液晶は、コレステリック相から高温側の等方相へ遷移する転移点である第１相転移温度（例えば９０℃）と、コレステリック相から低温側の相（ネマチック相やスメクチック相等）へ遷移する転移点である第２相転移温度（例えば７０℃）とを持っている。
【００３８】
次に、基材上に形成された未硬化状態の塗布膜を加熱して、塗布膜を液晶の第１相転移温度以上の温度にすることにより、塗布膜中の液晶を等方相へ遷移させる（工程１０２）。このとき、塗布膜中の液晶が等方相となる温度は材料に応じて異なるが、通常、第１相転移温度以上でかつ当該第１相転移温度から５０℃程度の範囲（例えば１００℃〜１５０℃の範囲）であるので、塗布膜の温度がこの範囲となるように加熱する。ここで、塗布膜の温度がこの範囲よりも高いと、塗布膜中の液晶の分解や熱重合等の不具合が生じる。また、塗布膜の温度がこの範囲よりも低いと、塗布膜中で液晶が等方相へ遷移しない部位が現れる。
【００３９】
なお、このような加熱工程は、基材上に塗布される液晶性組成物が溶剤を含む場合であれば、溶剤の除去のための乾燥工程を兼ねて行うことができる。また、このような加熱工程の前に、溶剤の除去のための乾燥工程を別途行うことももちろん可能である。なお、このような加熱工程の前に行われる乾燥工程における加熱（乾燥）温度は、溶剤の種類によって適宜選択されるものであるが、通常は２５〜１５０℃、好ましくは４０〜１００℃である。
【００４０】
ここで、上述した加熱工程における加熱時間は、液晶性組成物から溶剤が除去された状態であれば、３分以内であるとよく、好ましくは１５〜４５秒である。これに対し、液晶性組成物から溶剤が除去されていない状態であれば、加熱時間は、１〜５分であることが好ましい。ここで、加熱時間が短すぎると、等方相への遷移が進まず、逆に、加熱時間が長すぎると、塗布膜にピンホール等の欠陥や乱れが生じやすい。
【００４１】
その後、第１相転移温度以上の温度にされて液晶が等方相へ遷移された塗布膜に対して所定の方向からガスを吹き付けた状態で当該塗布膜を液晶の第１相転移温度以下の温度に降温させる。これにより、当該塗布膜中の液晶が等方相からコレステリック相へ遷移されるとともに、塗布膜中の液晶ドメインの螺旋軸方向が、吹き付けられたガスの流れに沿って傾くこととなり、塗布膜中の液晶ドメインの螺旋軸方向の平均（螺旋軸主方向）が膜平面の法線方向に対して傾いた状態となるように配向される（工程１０３）。
【００４２】
このとき、基材の表面に配向能が付与されている場合には、塗布膜中の各液晶ドメインの螺旋軸方向が全て基材平面に対して向きを揃えたまま傾くこととなり、鏡面反射膜としての塗布膜が得られる。これに対し、基材の表面に配向能が付与されていない場合には、塗布膜中の各液晶ドメインの螺旋軸方向がばらついた状態となりながら各液晶ドメインの螺旋軸方向が全体として特定の螺旋軸主方向を向くように傾くこととなり、拡散反射膜としての塗布膜が得られる。
【００４３】
なお、上述した配向工程で生じる現象は、一種のシェア配向であり、塗布膜に対して吹き付けられるガス（気流）の速さや向き、角度等を調整することにより、塗布膜中の液晶ドメインの螺旋軸方向の傾きを自在に制御することができる。また、基材平面内でガス（気流）の速さや向き、角度等を場所ごとに調整すれば、最終的に形成される一つのコレステリック液晶反射層平面上に異なる螺旋軸主方向を持つ部位を複数形成することもできる。
【００４４】
ここで、塗布膜に対して吹き付けられるガス（気流）の速さ（風速）は、最終的に形成されるコレステリック液晶反射層における異方性の程度を決定するものであり、１〜１００ｍ／秒であることが好ましい。なお、このようなガスの速さが大きいほど、大きな異方性を付与することができる。
【００４５】
また、塗布膜に対して吹き付けられるガス（気流）の向きは、最終的に形成されるコレステリック液晶反射層における螺旋軸主方向を決定するものであり、ＸＹ平面に関してのガス（気流）の向きにより、螺旋軸主方向のＸＹ平面内での向きが決められる。これに対し、Ｚ方向に関してのガス（気流）の角度（ＸＹ平面に対して吹き付けられる角度）により、螺旋軸主方向のＺ方向の高さが決められる。すなわち、ガス（気流）がＸＹ平面に対して吹き付けられる角度が小さいほど、螺旋軸主方向が大きく傾けられてＺ方向の高さが小さくなる。なお、このようなガス（気流）の角度は、塗布膜の垂直方向に近づくと、液晶の配向自体を乱すおそれがあるので、塗布膜の垂直方向を０°として、好ましくは３０〜９０°、より好ましくは４５〜７０°であるとよい。
【００４６】
一方、塗布膜の温度を降温させる際には、塗布膜中の液晶を等方相からコレステリック相へ遷移させることができる態様で、かつ、そのような降温過程で塗布膜に対してガスが吹き付けられる態様で、温度を変化させればよく、その降温変化率（温度プロファイル）には特に限定はない。ただし、実用的には、０．０５〜２０℃／秒、好ましくは０．１５〜３．５℃／秒程度の降温変化率で温度を変化させるとよい。
【００４７】
なお、以上のような降温過程においては、塗布膜の温度が液晶の第１相転移温度（例えば９０℃）以下となるので、塗布膜中の液晶はコレステリック相を呈し、液晶分子自体の自己集積作用により、液晶分子のダイレクターが塗布膜の厚さ方向に連続的に回転してなる螺旋構造が形成される。
【００４８】
また、以上のような降温過程において、塗布膜の温度は、液晶の第１相転移温度（例えば９０℃）と第２相転移温度（例えば７０℃）との間の特定の温度まで降温させる他、第２相転移温度を越えて、次工程である重合工程が行われる第２相転移温度以下の温度（例えば室温）まで降温させてもよい。このようにして温度を変化させても、塗布膜中の液晶は過冷却状態の下でコレステリック相を保持したままとなる。なおこのとき、塗布膜の降温動作を、液晶の第１相転移温度と第２相転移温度との間の特定の温度で一時的に停止するようにしてもよい。このようにすると、塗布膜に生じる白濁等の配向欠陥を最小限に抑えることができ、安定した液晶構造を備えた塗布膜を得ることができる。
【００４９】
以上のようにして、塗布膜中の液晶を等方相からコレステリック相へ遷移させるとともに、当該塗布膜中の液晶ドメインの螺旋軸方向の平均（螺旋軸主方向）が膜平面の法線方向に対して傾いた状態となるように配向した後、塗布膜中の液晶がコレステリック相を保持している状態で当該塗布膜中の液晶に紫外線等の放射線を照射して重合させることにより塗布膜中の液晶の配向状態を固定化する（工程１０４）。
【００５０】
このとき、塗布膜の温度が液晶の第１相転移温度以下の温度であれば、ガスの吹き付けを止めても塗布膜中の液晶の配向状態は維持されるので、塗布膜中の液晶がコレステリック相を保持している状態で当該塗布膜中の液晶が重合されて固定化される。
【００５１】
なお、このような重合工程においては、放射線として、電子線や紫外線などを条件に応じて適宜用いることができる。通常は、装置の容易性などの観点から紫外線が好ましく用いられ、その波長は２５０〜４００ｎｍである。また、放射線の照射量は、材料によって適宜選択されるものであるが、塗布膜としての形を保持できる程度（半硬化状態も含む）に硬化させることができるものであれば、任意の照射量を用いることができる。また、放射線が照射される雰囲気は、任意の雰囲気であってよく、不活性ガス（Ｎ２又はＡｒ）雰囲気でも、空気雰囲気でもよい。
【００５２】
（製造装置）
次に、図６乃至図１１により、図５に示す製造方法を実現するための製造装置について説明する。
【００５３】
まず、図６及び図７により、フィルム状基材上に異方性光学素子を形成する連続式製造装置４０，４０′について説明する。
【００５４】
図６に示すように、連続式製造装置４０は、塗布部４１、乾燥部４２、第１加熱部４３、第２加熱部４４及びＵＶ照射部４５を備えており、これらがフィルム状基材５１の搬送経路に沿って一直線上に配置されている。なお、フィルム状基材５１は、供給用ローラ４８から巻き出されるようになっており、搬送ローラ４７，４７により搬送された上で、回収用ローラ４９により巻き取られて回収されるようになっている。
【００５５】
ここで、塗布部１０１、第１加熱部４３、第２加熱部４４、ＵＶ照射部４５はそれぞれ、図５に示す工程１０１（塗布工程）、工程１０２（加熱工程）、工程１０３（配向工程）、工程１０４（重合工程）の処理を行うためのものである。また、乾燥部４２は、フィルム基材５１上に塗布された液晶性組成物に含まれる溶剤を除去するためのものであり、工程１０２（加熱工程）を行う第１加熱部４３の前段に配置される。なお、フィルム基材５１上に塗布される液晶性組成物に含まれる溶剤の除去が、第１加熱部４３により行われる工程１０２（加熱工程）において行われる場合には、図７に示す連続式製造装置４０′のように、乾燥部４２を省略することができる。
【００５６】
ここで、図６及び図７に示す連続式製造装置４０，４０′において、第１加熱部４３及び第２加熱部４４には送風機４６が配置されており、フィルム状基材５１上に形成された塗布膜に対して所定の方向及び角度でガスを吹き付けることができるようになっている。より詳細には、送風機４６は、図８に示すように、スリット状の噴射口４６ａを有しており、フィルム状基材５１の搬送方向に沿った方向において所定の角度で、フィルム状基材５１上の液晶性組成物（塗布膜）に対してガスが吹き付けられるようになっている。
【００５７】
なお、図８においては、スリット状の噴射口４６ａを有する送風機４６を例に挙げて説明したが、送風機としては、これ以外の任意の形態のものを用いることができる。具体的には例えば、図９に示すように、複数のガン状噴射ノズル５３が設けられた送風機５２を用いてもよい。このような送風機５２のガン状噴射ノズル５３はフィルム状基材５１の搬送方向に直交する方向に並列に配列されており、それぞれがパイプ状の噴射口５３ａを有している。これにより、図８に示す送風機４６と同様に、フィルム状基材５１の搬送方向に沿った方向において所定の角度で、フィルム状基材５１上の液晶性組成物（塗布膜）に対してガスが吹き付けられるようになっている。
【００５８】
次に、図１０及び図１１により、板状基材上に異方性光学素子を形成する枚葉式製造装置６０，７０，８０について説明する。
【００５９】
図１０に示すように、枚葉式製造装置６０は、筐体６１と、筐体６１に取り付けられたカバー６２と、筐体６１及びカバー６２により画成される内部空間内に配置されたホットプレート６３、送風機６４及びＵＶ照射装置６５とを備えている。そして、このような枚葉式製造装置６０において、液晶性組成物が塗布された板状基材９１がホットプレート６３上に配置されると、ホットプレート６３、送風機６４及びＵＶ照射装置６５が適宜制御されて稼働されることにより、板状基材９１上の液晶性組成物（塗布膜）に対して、図５に示す工程１０２（加熱工程）、工程１０３（配向工程）及び工程１０４（重合工程）が順次行われる。
【００６０】
なお、図１０に示す枚様式製造装置６０以外にも、例えば、図１１に示す枚葉式製造装置８０を用いることができる。
【００６１】
図１１に示す枚様式製造装置８０は、基台８１と、基台８１に取り付けられたカバー８２と、基台８１及びカバー８２により画成される内部空間内に配置されたホットプレート８３，８４、送風機８５及びＵＶ照射装置８６と、ホットプレート８３，８４の間で板状基材９１を搬送するロボット８７とを備えている。そして、このような枚葉式製造装置９０において、液晶性組成物が塗布された板状基材９１がホットプレート８３上に配置されると、ロボット８７により板状基材９１がホットプレート８３又はホットプレート８４のいずれかに位置付けられるとともに、ホットプレート８３，８４、送風機８５及びＵＶ照射装置８６が適宜制御されて稼働されることにより、板状基材９１上の液晶性組成物（塗布膜）に対して、図５に示す工程１０２（加熱工程）、工程１０３（配向工程）及び工程１０４（重合工程）が順次行われる。
【００６２】
このように本実施形態によれば、コレステリック規則性を示す放射線重合性の液晶を基材上に平面状に塗布することにより形成された未硬化状態の塗布膜を加熱して、塗布膜中の液晶を等方相へ遷移させた後、塗布膜に対して所定の方向からガスを吹き付けた状態で当該塗布膜中の液晶を等方相からコレステリック相へ遷移させるようにしたので、塗布膜中の液晶ドメインの螺旋軸方向の平均（螺旋軸主方向）が、吹き付けられたガスの流れに沿って膜平面の法線方向に対して傾いた状態となるように配向される。このため、このようにして塗布膜中の液晶がコレステリック相を保持している状態で当該塗布膜中の液晶を重合させるようにすれば、塗布膜中の液晶の上述したような配向状態がそのまま固定化されることとなり、素子平面の法線方向に対して異方的な光学特性を持つ異方性光学素子を簡易にかつ精度良く製造することができる。
【実施例】
【００６３】
次に、上述した実施形態の具体的実施例について述べる。
【００６４】
（実施例１）
まず、紫外線硬化型のネマチック液晶からなる主剤（９７重量％）にカイラル剤（３重
量％）と界面活性剤（０．０５重量％）とを添加したモノマー混合液晶をシクロヘキサノンに溶解し、５５０ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶溶液を調整した。
【００６５】
このようにして調整したコレステリック液晶溶液を、１００ｍｍ×１００ｍｍの配向膜付きガラス基板（厚さ１ｍｍ）上にダイコート法により塗布した。
【００６６】
次に、８０℃のオーブンで９０秒加熱し、乾燥処理を行い、溶剤が除去された塗布膜を得た。
【００６７】
そして、塗布膜付きのガラス基板をオーブンから取り出して、ホットプレートにより１２０℃まで加熱して塗布膜中の液晶を等方相とし、次いで、送風機により塗布膜の表面へ向けて４５°の角度で風速１０ｍ／秒、２０℃の温風を吹き付けながら、塗布膜付きのガラス基板をホットプレートから外して、室温２５度まで降温した。
【００６８】
その後、窒素雰囲気下で塗布膜に対して３６５ｎｍの紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ２で１分間照射して、塗布膜を硬化させることにより、５５０ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶反射層を備えた異方性光学素子（緑色光を鏡面反射する反射素子）を得た。なお、この異方性光学素子のコレステリック液晶反射層は、その螺旋軸主方向が基板の法線方向に対して１０°傾いていた。
【００６９】
（実施例２）
実施例１で調整したコレステリック液晶溶液を、１００ｍｍ×１００ｍｍのガラス基板（厚さ１ｍｍ）上にダイコート法により塗布した。
【００７０】
次に、８０℃のオーブンで９０秒加熱し、乾燥処理を行い、溶剤が除去された塗布膜を得た。
【００７１】
そして、塗布膜付きのガラス基板をオーブンから取り出して、ホットプレートにより１２０℃まで加熱して塗布膜中の液晶を等方相とし、次いで、８０℃のホットプレートに移し替えると同時に、送風機により塗布膜の表面へ向けて４０°の角度で風速１０ｍ／秒、２０℃の温風を吹き付けながら、８０℃まで降温した。さらに、塗布膜付きのガラス基板を８０℃のホットプレートから取り出して室温２５度まで降温した。
【００７２】
その後、窒素雰囲気下で塗布膜に対して３６５ｎｍの紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ２で１分間照射して、塗布膜を硬化させることにより、５５０ｎｍに選択反射中心波長を有するコレステリック液晶反射層を備えた異方性光学素子（緑色光を拡散反射する反射素子）を得た。なお、この異方性光学素子のコレステリック液晶反射層は、その螺旋軸主方向が基板の法線方向に対して１０°傾いていた。
【００７３】
（実施例３）
まず、紫外線硬化型のネマチック液晶からなる主剤（９７重量％）にカイラル剤（３重
量％）と界面活性剤（０．１５重量％）とを添加したモノマー混合液晶をシクロヘキサノンに溶解し、５５０ｎｍに選択反射中心波長を有する第１のコレステリック液晶溶液を調整した。
【００７４】
このようにして調整した第１のコレステリック液晶溶液を、１００ｍｍ×１００ｍｍのガラス基板（厚さ１ｍｍ）上にダイコート法により塗布した。
【００７５】
次に、８０℃のオーブンで９０秒加熱し、乾燥処理を行い、溶剤が除去された塗布膜を得た。
【００７６】
そして、１２０℃まで加熱して塗布膜中の液晶を等方相とし、次いで、送風機により塗布膜の表面へ向けて４５°の角度で風速１０ｍ／分、８０℃の温風を吹き付けながら８０度まで降温した。
【００７７】
その後、窒素雰囲気下で塗布膜に対して３６５ｎｍの紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ２で１分間照射して、塗布膜を硬化させることにより、５５０ｎｍに選択反射中心波長を有する１層目の部分選択反射層を得た。
【００７８】
同様にして、第２のコレステリック液晶溶液を、１層目の部分選択反射層上に直接塗布し、同様な乾燥処理、配向処理及び硬化処理を行った。これにより、６１０ｎｍに選択反射中心波長を有する２層目の部分選択反射層を得た。なお、第２のコレステリック液晶溶液は、第１のコレステリック液晶溶液と同様の手法により調整されたものであり、ネマチック液晶とカイラル剤との混合比率を制御することにより、６１０ｎｍに選択反射中心波長を有するようにした。
【００７９】
同様にして、第３のコレステリック液晶溶液を、２層目の部分選択反射層上に、４４０ｎｍに選択反射中心波長を有する、３層目の部分選択反射層を得た。なお、第３のコレステリック液晶溶液は、第１のコレステリック液晶溶液と同様の手法により調整されたものであり、ネマチック液晶とカイラル剤との混合比率を制御することにより、４４０ｎｍに選択反射中心波長を有するようにした。
【００８０】
これにより、コレステリック液晶反射層として、緑色（Ｇ）の波長域の光（５５０ｎｍに選択反射中心波長を有する光）を選択的に反射する１層目の部分選択反射層（厚さ４μｍ）と、赤色（Ｒ）の波長域の光（６１０ｎｍに選択反射中心波長を有する光）を選択的に反射する２層目の部分選択反射層（厚さ５μｍ）と、青色（Ｂ）の波長域の光（４４０ｎｍに選択反射中心波長を有する光）を選択的に反射する３層目の部分選択反射層（厚さ３μｍ）とが、ガラス基板側から順に積層された異方性光学素子を得た。なお、このようにして得られた異方性光学素子のコレステリック液晶反射層の液晶構造はプラーナー配向状態ではなく、拡散反射性を有し、その螺旋軸主方向は各色でガラス基板の法線方向に対して同じく１０°傾いていた。また、これらの傾きはすべて同一方向であった。
【００８１】
（評価結果）
実施例１、２、３に係る異方性光学素子のガラス基板の裏面に黒顔料を塗布して乾燥させ、遮光層を形成した。そして、このようにして得られた遮光層付きの異方性光学素子を投影スクリーンとして用い、投影機から出射された映像光を投射した。なお、投影機としては、液晶プロジェクター（ＥＬＰ−５２、エプソン社製）を用いた。
【００８２】
ここで、投影スクリーン及び投影機は、図１２に示すような関係で配置した。すなわち、図１２に示すように、投影スクリーン１０は、床に対して垂直に設置した。また、投影スクリーン１０の床からの高さは１．３ｍとした。さらに、投影機３０は床置きとした。なお、投影スクリーン１０及び投影機３０の設置空間には照明光源（外光源３４）が配置されており、そこから照射された外光３５が投影スクリーン１０で反射されて反射光３６として出射されている。
【００８３】
ここで、投影機３０の設置角度は、投影スクリーン１０のスクリーン面の垂直方向を０°としたときのスクリーン中央部を基準にして、３３°の角度で、映像光（入射光３１）が映像中心部が入射するようにした。一方、投影スクリーン１０の異方性光学素子（コレステリック液晶反射層１１）に含まれる液晶ドメインの螺旋軸主方向はガラス基板の法線方向に対して１０°だけ傾いているが、この傾きが下向き（投影機３０側）となるように投影スクリーン１０を配置した。
【００８４】
このようにして投影スクリーン１０及び投影機３０を配置すると、投影スクリーン１０のスクリーン正面から観察者が観察した場合に、映像光の最も明るい方向（反射光３２の方向）はスクリーン面の垂直方向となり、観察者にとって最善となる。今、この関係を図１３を用いてより詳細に説明する。投影スクリーン１０のコレステリック液晶反射層１１に含まれる液晶の屈折率がｎ＝１．５８であるとし、投影スクリーン１０の配置されている環境（空気）の屈折率がｎ＝１であるとすると、スネルの法則から、投影スクリーン１０（コレステリック液晶反射層１１）への入射角が３３°のとき、投影スクリーン１０（コレステリック液晶反射層１１）へは２０°（＝ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎ（３０°）／１．５８）））で入射する。このため、コレステリック液晶反射層１１の液晶構造の螺旋軸主方向の傾きが２０／２＝１０°であれば、反射光３２を投影スクリーン１０の垂直方向へ反射することができる。
【００８５】
この状態で、投影機により投影スクリーン上に映像光（白と黒のエリアがある静止映像）を投射し、部屋の照明を点けた状態で、投影機を配置した位置の近傍の投影スクリーン正面から目視により観察した。
【００８６】
その結果、実施例１、２、３に係る投影スクリーンでは、明るく鮮明な映像が得られ、かつ、光源の映り込みが見えない状態となった。さらに、外光源である室内照明をスクリーンが反射しない左円偏光を主として発光するように偏光フィルターを設置した状態で観察したところ、さらに鮮明で高いコントラストが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態に係る異方性光学素子の製造方法により製造される異方性光学素子を、一般的な等方性光学素子と比較しながら示す概略断面図。
【図２】図１に示す異方性光学素子の作用を、一般的な等方性光学素子の作用と比較しながら説明するための模式図。
【図３】図１及び図２に示す異方性光学素子を反射素子として用いた投影スクリーンの作用を説明するための概略図。
【図４】一般的な等方性光学素子を反射素子として用いた投影スクリーンの作用を説明するための概略図。
【図５】本発明の一実施形態に係る異方性光学素子の製造方法を説明するための工程図。
【図６】本発明の一実施形態に係る異方性光学素子の製造方法を実現するための連続式製造装置の一例を示す概略図。
【図７】本発明の一実施形態に係る異方性光学素子の製造方法を実現するための連続式製造装置の他の例を示す概略図。
【図８】図６及び図７に示す製造装置の加熱部に配置された送風機の一例を示す図。
【図９】図６及び図７に示す製造装置の加熱部に配置された送風機の他の例を示す図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る異方性光学素子の製造方法を実現するための枚葉式製造装置の一例を示す概略図。
【図１１】本発明の一実施形態に係る異方性光学素子の製造方法を実現するための枚葉式製造装置の他の例を示す概略図。
【図１２】本発明の具体的実施例の評価のために用いられる投影システムの配置構成を示す図。
【図１３】本発明の具体的実施例におけるコレステリック液晶反射層の螺旋軸主方向の傾きの最適値を説明するための図。
【符号の説明】
【００８８】
１０，１０′  投影スクリーン
１１  コレステリック液晶反射層（異方性光学素子）
１１′，１１″  コレステリック液晶反射層（等方性光学素子）
１２  基材
２０  液晶ドメイン
２１，２２  液晶ドメイン集合体
３０  投影機
３１  入射光（映像光）
３２  出射光（映像光のコレステリック反射光）
３３  界面反射光
３４  外光源
３５  外光
３６  外光の反射光
４０，４０′  連続式製造装置
４１  塗布部
４２  乾燥部
４３  第１加熱部
４４  第２加熱部
４５  ＵＶ照射部
４６  送風機
４６ａ  スリット状の噴射口
４７  搬送ローラ
４８  供給用ローラ
４９  回収用ローラ
５１  フィルム状基材
５２  送風機
５３  ガン状噴射ノズル
５３ａ  パイプ状の噴射口
６０  枚葉式製造装置
６１  筐体
６２  カバー
６３  ホットプレート
６４  送風機
６５  ＵＶ照射装置
８０  枚葉式製造装置
８１  基台
８２  カバー
８３，８４  ホットプレート
８５  送風機
８６  ＵＶ照射装置
８７  ロボット
９１  板状基材
Ｌ１  螺旋軸方向
Ｌ２  螺旋軸主方向
Ｐ  層平面に対する法線方向
【図１】
2006284862.tif 000003
【図２】
2006284862.tif 000004
【図３】
2006284862.tif 000005
【図４】
2006284862.tif 000006
【図５】
2006284862.tif 000007
【図６】
2006284862.tif 000008
【図７】
2006284862.tif 000009
【図８】
2006284862.tif 000010
【図９】
2006284862.tif 000011
【図１０】
2006284862.tif 000012
【図１１】
2006284862.tif 000013
【図１２】
2006284862.tif 000014
【図１３】
2006284862.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月8日(2005.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006284862.tif 000016
【図２】
2006284862.tif 000017
【図３】
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【図４】
2006284862.tif 000019
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006284862.tif 000024
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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