(57)【要約】【課題】液晶表示装置に組み込み可能な光学素子であって、重合性液晶分子を配向させ重合させてなる複屈折層を備えた光学素子であって、液晶表示装置の実態を十分に反映させつつ駆動液晶層の厚みが予定外に変化する虞を低減させることができる光学素子を提供する。【解決手段】  光透過性を有する基材２と、複屈折層４備えた光学素子１であって、複屈折層４は、重合性官能基を有する液晶分子を配向させて重合することを通じて形成されるものであり、且つ、円柱形状の圧子を用いて測定された押し込み痕深さの値が前記複屈折層の厚みの値に対して６％以下である、ことを特徴とする光学素子１により、上記に示す課題を解決する光学素子１を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する基材と、複屈折層を備えた光学素子であって、複屈折層は、重合性官能基を有する液晶分子を配向させて重合することを通じて形成されるものであり、且つ、円柱形状の圧子を用いて測定された押し込み痕深さの値が前記複屈折層の厚みの値に対して６％以下である、ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
複屈折層は、重合性官能基を有する液晶分子を配向させて重合した後に１５０℃以上２６０℃以下の範囲の温度雰囲気下で加熱して形成されるものである、請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
複屈折層は、液晶分子をホメオトロピック配向させて重合することを通じて形成されるものである、請求項１または２記載の光学素子。
【請求項４】
複屈折層は、重合性官能基を有する液晶分子を含有する液晶組成物を基材上に塗布して複屈折層形成用塗膜を形成し、該複屈折層形成用塗膜に含まれる液晶分子に予め定められた配向を付与し、且つ、該複屈折層形成用塗膜に活性放射線を照射して液晶分子を重合させることを通じて形成されるものである、請求項１から３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
光透過性の色パターンを配列している着色層がさらに設けられている、請求項１から４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
対面する表示側基板と駆動液晶側基板の間に液晶材料を封入して駆動液晶層を形成している液晶セルにおいて、基材と駆動液晶層との間に複屈折層が配置されるように、表示側基板に請求項１から５のいずれかに記載の光学素子が組み込まれている液晶セル。
【請求項７】
請求項６に記載の液晶セルが、該液晶セルの厚さ方向に２枚の偏光板で挟持されている液晶表示装置。
【請求項８】
重合性官能基を有する液晶分子を含有する液晶組成物を基材上に塗布して複屈折層形成用塗膜を形成し、該複屈折層形成用塗膜に含まれる液晶分子に予め定められた配向性を付与し、且つ、該複屈折層形成用塗膜に活性放射線を照射して液晶分子を重合反応させ、さらに、１５０℃から２６０℃の温度雰囲気下にて加熱することにより複屈折層形成用膜を複屈折層となす、円柱形状の圧子を用いて測定された押し込み痕深さの値が前記複屈折層の厚みの値に対して６％以下であ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、光学素子、光学素子を用いた液晶セルおよび液晶表示装置、ならびに光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（LCD）は、薄型化や軽量化容易である点や、消費電力を低減できる点、フリッカーを生じにくい点などといった利点があることから、テレビや医療機器など様々な分野に用いられている。
【０００３】
液晶表示装置は、光の位相差を制御する液晶セルを備えており、液晶セルの厚み方向に偏光板にて液晶セルが挟持されて光のスイッチング（画像を表示する液晶画面の観測者側に向かって進行する光量の制御）を行うように構成されている。液晶セルは、一定の距離を隔てて対面する２枚の基板を有するとともに、２枚の基板の間に液晶材料を封入してなる液晶層（駆動液晶層）を、その液晶材料に含まれる液晶分子（駆動液晶分子）の配向性を電場により制御可能に形成して構成されている。なお、２枚の基板については、液晶画面の観測者に近い基板を表示側基板とし、駆動液晶層を挟んで表示側基板と対面する基板を駆動液晶側基板とする。液晶表示装置には、必要に応じて、駆動液晶側基板から表示側基板の方向に液晶セル内の液晶層を進行する光を提供するバックライトユニットが偏光板の外側に備えられている。
【０００４】
液晶表示装置に形成される液晶画面は、多数の画素を寄せ集めて形成され、また、液晶画面に表示される画像は、各画素より外部に向かって（観測者に向かって）進行する光で形成される。すると、液晶表示装置に表示される画像の質を向上するには、観測者に向かって進行する光を厳密に制御できることが重要であり、すなわち液晶セルに形成される駆動液晶層を通過する光の位相差を調整することで行われる光のスイッチングについて厳密に制御できることが重要である。
【０００５】
このような液晶表示装置において、液晶セルの製造時や使用時に外部から液晶セルに負荷される作用力によって、駆動液晶層の厚さが予期せず大きく変化してしまうことがおこりうる。液晶表示装置が駆動液晶層の厚みに予期しない変化を生じると、その光学特性を示す光の位相差量が予定外に変化してしまう。このことは、光のスイッチングの制御を困難にし、液晶画面に表示される画像の質の低下に直結する。
【０００６】
そこで、通常、外部からの作用力によって容易に駆動液晶層の厚みに変動を生じないように、対面する２枚の基板の間に硬質のスペーサが多数分散配置されている。ただ、液晶セルを構成する基板上にスペーサよりも大幅に軟質な層構造が形成されていると、液晶表示装置に配置されたスペーサが極めて硬いものであっても、結局、駆動液晶層の厚みが容易に変動する問題が残ってしまう。すなわち、例えば、液晶表示装置において基板面に軟質な層構造が形成されてこの層構造の上にスペーサが分散配置されているような場合、外部からの作用力によってその層構造にスペーサが容易に沈み込み、結果、駆動液晶層の厚みが変わってしまう。
【０００７】
ところで、近年、重合性官能基を有する液晶分子（重合性液晶分子）を含有する液晶材料を基板上に塗工して塗膜を作成し、その塗膜に含まれる重合性液晶分子を重合させることで、その塗膜を、光を複屈折させる光学補償機能を有する光学機能層としての複屈折層となしている光学素子が提案され、その複屈折層を基板と駆動液晶層との間に位置させるように光学素子を組み込んだ液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１、２）。この液晶表示装置の場合、基板上に形成される光学機能層たる複屈折層上にスペーサが分散配置されて液晶表示装置が構成されるという状況がおこりうる。そして、そのように構成された液晶表示装置においては、複屈折層の形成されていない液晶表示装置に比べて、上記したようなスペーサの沈み込みが生じる可能性は大きくなりやすく、駆動液晶層の厚みが予定外に容易に変化する状況が生じやすい。
【０００８】
この点、特許文献３には、重合性液晶分子を重合させて得られる光学機能層を有する光学素子について光学機能層を高い硬度に保つべく、特に、光学機能層の硬度をヴィッカース硬さで１７以上もしくは鉛筆硬度でＢ以上とする技術が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１０００４５号公報
【特許文献２】特表平１０−５０８８８２号公報
【特許文献３】特開２００６−２８３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献３に示されるようなヴィッカース硬さや鉛筆硬度は、近年の液晶表示装置において一般的に使用されるスペーサの実態や液晶セルの一般的な使用環境の実態を十分に反映させた測定方法にて得られた値であるとまでは言えない。
【００１１】
例えば、特許文献３におけるヴィッカース硬さは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４−０３に示されるように、先端部が四角錐形状の圧子を用いて光学機能層の押し込み痕深さを測定して得られる値であるため、近年の液晶表示装置においてスペーサとして形状が円柱状であるものが用いられることが通常であるというスペーサの実態を反映させた測定方法にて測定された値であるとまではいえない。
【００１２】
また、特許文献３における鉛筆硬度は、光学機能層の引掻き硬さを測定した値であるため、光学機能層に対してスペーサが沈み込むことにより駆動液晶層の厚みが変化しうるという実態を十分に反映させた測定方法によって測定された値であるとまでは言えない。
【００１３】
こうしたことから、液晶表示装置の実態を十分に反映させて駆動液晶層の厚みを予定外に変化する虞を効果的に低減してその厚みをほぼ一定に保つことができるような光学素子、および光学素子を組み込んだ液晶表示装置を得ることが要請されている。
【００１４】
本発明は、液晶表示装置に組み込み可能な光学素子において、重合性液晶分子を配向させ重合させてなる複屈折層を備えた光学素子であって、液晶表示装置の実態を十分に反映させつつ駆動液晶層の厚みが予定外に変化する虞を低減させることができる光学素子とその製造方法を提供すること、およびそのような光学素子を組み込んだ液晶セルおよび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】
【００１５】
本発明は、（１）  光透過性を有する基材と、複屈折層を備えた光学素子であって、複屈折層は、重合性官能基を有する液晶分子を配向させて重合することを通じて形成されるものであり、且つ、円柱形状の圧子を用いて測定された押し込み痕深さの値が前記複屈折層の厚みの値に対して６％以下である、ことを特徴とする光学素子。
（２）  複屈折層は、重合性官能基を有する液晶分子を配向させて重合した後に１５０℃以上２６０℃以下の範囲の温度雰囲気下で加熱して形成されるものである、上記（１）記載の光学素子。
（３）  複屈折層は、液晶分子をホメオトロピック配向させて重合することを通じて形成されるものである、上記（１）または（２）記載の光学素子。
（４）  複屈折層は、重合性官能基を有する液晶分子を含有する液晶組成物を基材上に塗布して複屈折層形成用塗膜を形成し、該複屈折層形成用塗膜に含まれる液晶分子に予め定められた配向を付与し、且つ、該複屈折層形成用塗膜に活性放射線を照射して液晶分子を重合させることを通じて形成されるものである、上記（１）から（３）のいずれかに記載の光学素子。
（５）  光透過性の色パターンを配列している着色層がさらに設けられている、上記（１）から（４）のいずれかに記載の光学素子。
（６）  対面する表示側基板と駆動液晶側基板の間に液晶材料を封入して駆動液晶層を形成している液晶セルにおいて、基材と駆動液晶層との間に複屈折層が配置されるように、表示側基板に上記（１）から（５）のいずれかに記載の光学素子が組み込まれている液晶セル。
（７）  上記（６）に記載の液晶セルが、該液晶セルの厚さ方向に２枚の偏光板で挟持されている液晶表示装置。
（８）  重合性官能基を有する液晶分子を含有する液晶組成物を基材上に塗布して複屈折層形成用塗膜を形成し、該複屈折層形成用塗膜に含まれる液晶分子に予め定められた配向性を付与し、且つ、該複屈折層形成用塗膜に活性放射線を照射して液晶分子を重合反応させ、さらに、１５０℃から２６０℃の温度雰囲気下にて加熱することにより複屈折層形成用膜を複屈折層となす、円柱形状の圧子を用いて測定された押し込み痕深さの値が前記複屈折層の厚みの値に対して６％以下である光学素子の製造方法、を要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光学素子によれば、基板に形成される光学機能層たる複屈折層は、押し込み痕深さの値が前記複屈折層の厚みの値に対して６％以下である、すなわち前記複屈折層の厚みの値に対する押し込み痕深さの値の割合（押し込み変形率ということがある。）が６％以下となる、ように形成されており、硬く形成されている。すると、本発明の光学素子によれば、光学素子を組み込んだ基板を用いて液晶セルが形成される際に外部から液晶セルに押圧力が負荷されても、光学機能層たる複屈折層上に配設されるスペーサがその光学機能層に沈み込んで駆動液晶層の厚みが大きく変化してしまう虞は、低減される。
【００１７】
そのうえ、本発明においては、光学素子の押し込み痕深さを測定するにあたり、圧子として円柱形状のものが使用されている。すなわち本発明では、押し込み痕深さの測定は、圧子として先端部が四角錐形状のものを用いるＪＩＳ  Ｚ  ２２４４−０３による測定と比べて、液晶表示装置の実態により即した条件下で行われる。押し込み痕深さに基づき得られる押し込み変形率は、液晶表示装置の実態を反映しており、その押し込み変形率の値を指標として液晶表示装置の実態を十分に反映させた硬さに優れた光学素子を効果的に得ることができ、光学補償機能を有する光学機能層を備えた光学素子として液晶表示装置の実態を反映させたものが得られる。
【００１８】
本発明においては、重合性官能基を有する液晶分子たる重合性液晶分子を配向させて重合させるのみならず、さらに加熱処理を施して複屈折層が形成されることで、押し込み痕深さが適度に小さい複屈折層を有する光学素子を得ることができる。特に、本発明では、加熱処理を１５０〜２６０℃の範囲にて施すことで、押し込み痕深さの値がより適切な複屈折層を有する光学素子を得ることができる。
【００１９】
本発明においては、光学素子は、分子構造中に重合性官能基を有する重合性液晶分子をホメオトロピック配向させて重合して形成される複屈折層を備えてもよく、このような光学素子を液晶表示装置に組み込むことで、駆動液晶層を通過する光を複屈折させて光の位相差を補償する機能を効果的に発揮させる光学補償機能を有する光学素子として用いることができる。このような複屈折層を有する光学素子については、特に、液晶表示装置がＩＰＳ（In Plane Switching）モードである場合に、その機能を効果的に発揮できる。
【００２０】
本発明の光学素子においては、複屈折層は、重合性液晶分子を重合させて形成されるので、重合性液晶分子の高分子（液晶ポリマー）構造を形成しており、したがって耐熱性に優れ、複屈折層の光学特性を示す複屈折率特性が熱による影響をうけにくく、例えば、車内のように比較的高温になりやすい環境下にあっても容易に使用することができる効果を奏する。こうした効果は、重合性液晶分子が、架橋重合可能な重合性液晶分子である場合には、その高分子構造が強固なものとなることから、特に大きい。
【００２１】
さらに、本発明の光学素子は、液晶パネルを構成する部材を基材として、重合性官能基を有する液晶分子を含む液晶組成物を基材に塗布して複屈折層を形成することで、複屈折層を基材に直接積層形成でき、位相差を制御する機能を有する複屈折層を備えるフィルム材などの部材（位相差制御部材）を別体で基材に設けることなく光学機器を設計することが可能となる。別体で位相差制御部材を設ける際には、これを固定するために粘着剤などを用いる必要があるが、本発明の製造方法によって得られた光学素子によれば、このような粘着剤を不要とすることができるようになり、粘着剤による光の散乱の虞を低減することが可能となる。また、本発明によれば、粘着剤の層を不要とすることができるので液晶表示装置を薄型化することができる。
【００２２】
本発明の光学素子は、着色層を設けることで、これを液晶表示装置に用いた場合に、着色層を有する部材とは別体の位相差制御部材を別途準備して貼り合せる必要がなくなる。
【００２３】
本発明の光学素子の製造方法によれば、押し込み痕深さにて複屈折層の硬さを特定された光学素子を得ることができ、スペーサが複屈折層に沈み込む虞を十分に抑制可能な光学素子を、液晶表示装置の実態にあわせて効率的に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明において製造される光学素子１は、光透過性を有する基材２に、複屈折層４を積層して構成されている（図１）。
【００２５】
基材２は、光透過性を有する基材形成材からなり、基材形成材を単層で構成されても、複数種類の基材形成材を重ね合わせて多層に構成されてもよい。基材２には、部分的に遮光領域等が設けられてもよい。基材２の光線透過率は、適宜選定可能である。
【００２６】
また、基材形成材は、光学的に等方性を有するように構成されていることが好ましい。基材形成材としては、ガラス基板の他、種々の材質からなる板状体を適宜選択できる。具体的には、基材形成材は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロース等からなるプラスチック基板であってもよいし、またさらにポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトン等のフィルムを用いることもできる。なお、光学素子を液晶ディスプレイ用に用いる場合には、基板形成材は無アルカリガラスであることが好ましい。また、基材形成材に用いるフィルムとしては、１軸延伸または２軸延伸したフィルム材を用いることが可能であり、フィルム材の内部にリタデーションを有するトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムなどを用いることもできる。
【００２７】
基材２には、光を反射させる反射板、偏光板などといった部材や、水平配向膜や垂直配向膜などの配向膜や、後述するようにその厚み方向に進行する光のうち所定範囲の波長の可視光を透過させる着色層などといった層構造がさらに配置されていてもよく、これらは、基材２全面に設けられるのみならず、部分的に設けられていてもよい。
【００２８】
複屈折層４は、光を複屈折させる機能（光学機能）を有する層であり、複屈折層４の厚み方向にｚ軸をとり、ｚ軸と垂直に交差し且つ１点で交わるように相互に直交するｘ軸、ｙ軸をとってｘｙｚ空間を想定した場合、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の光の屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚとして、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚのうちのいずれか１つが他よりも大きいもしくは小さいような状態になっている層を挙げることができる。例えば、複屈折層４は、その屈折率がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、あるいは、ｎｙ＞ｎｘ＝ｎｚであるような場合は、いわゆる「＋Ａプレート」（正のＡプレート）として機能し、屈折率がｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚであるような場合は、いわゆる「−Ｃプレート」（負のＣプレート）として機能し、屈折率がｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚであるような場合は、いわゆる「＋Ｃプレート」（正のＣプレート）として機能する。
【００２９】
複屈折層４は、液晶分子を特定の方向に配向させた状態にて形成されている。液晶分子は、その分子構造に応じた光軸を有し、その光軸の状態にて定まる複屈折特性を備えており、特定の方向に液晶分子を配向させて固定することで、その配向状態に応じた複屈折特性を有する層構造を構成することができ、具体的には、いわゆる「＋Ａプレート」、「−Ｃプレート」、「＋Ｃプレート」などを構成することができる。
【００３０】
複屈折層４を構成する液晶分子としては、その複屈折Δｎが０．０３〜０．２０程度であるものが好ましく、０．０５〜０．１５程度であるものが更に好ましい。
【００３１】
さらに、複屈折層４は、分子構造中に重合性官能基を有する液晶分子（重合性液晶分子という）を重合反応させてなる高分子構造を形成している。
【００３２】
重合性液晶分子は、その液晶分子の構造中に不飽和２重結合を重合性官能基として有するものが好ましい。また、重合性液晶分子には、耐熱性の点から液晶相状態で架橋重合反応可能な重合性液晶分子（架橋重合性液晶分子、あるいは架橋性液晶分子という）がより好ましく用いられ、架橋重合性液晶分子としては分子構造の両末端に不飽和２重結合を有するもの（不飽和２重結合を２以上有するもの）が好ましい。なお、架橋重合性液晶分子を用いて複屈折層４が形成される場合、複屈折層４には、架橋重合性液晶分子を相互に架橋させてなる架橋高分子構造が形成されることになる。
【００３３】
本発明の液晶組成物に用いられる架橋性液晶分子としては、架橋性を有するネマチック液晶分子（架橋性ネマチック液晶分子）などをあげることができる。架橋性ネマチック液晶分子としては例えば、１分子中に（メタ）アクリロイル基、エポキシ基、オキタセン基、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。また、このような架橋性液晶分子として、より具体的には、下記化１に示す一般式（１）で表される化合物のうちの１種の化合物（化合物（Ｉ））、下記化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（化合物（II））もしくは２種以上の混合物、化３、化４に示す化合物（化合物（III））のうちの１種の化合物或いは２種以上の混合物、またはこれらを組み合わせた混合物を用いることができる。
【００３４】
【化１】
2008096863.tif 000003
【００３５】
【化２】
2008096863.tif 000004
【００３６】
【化３】
2008096863.tif 000005
【００３７】
【化４】
2008096863.tif 000006
【００３８】
化１に示す一般式（１）において、Ｒ１およびＲ2は、それぞれに、水素またはメチル基を示すが、架橋性液晶分子が液晶相を示す温度の範囲をより広くするには少なくともＲ１及びＲ2のどちらか一方が水素であることが好ましく、両方が水素であることがより好ましい。また一般式（１）におけるＸ及び一般式（２）の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）の分子鎖両端の（メタ）アクリロイロキシ基と芳香環と間のアルキレン基の鎖長を示すａおよびｂ並びに、一般式（２）におけるｄおよびｅは、それぞれ個別に１〜１２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（Ｉ）またはｄ＝ｅ＝０である一般式（２）の化合物(ＩＩ)は安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物（Ｉ）または(ＩＩ)自体の結晶性が高い。また、ａやｂ、あるいはｄやｅがそれぞれ１３以上である一般式（１）の化合物（Ｉ）または一般式（２）の化合物（ＩＩ）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、どちらについて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）が狭いものとなり、本発明の液晶組成物に用いるには好ましくない。
【００３９】
液晶組成物に配合される架橋性液晶分子として、上記した化１、化２、化３、化４では重合性を備える液晶（重合性液晶）のモノマーを例示したが、重合性液晶のオリゴマーや重合性液晶のポリマー等を用いてもよく、これらについても、上記した化１、化２、化３、化４などのオリゴマーやポリマーなどといった公知なものを適宜選択して用いることができる。
【００４０】
複屈折層４においては、液晶分子の重合度（架橋重合性液晶分子の場合は、架橋重合度）が８０以上程度であることが好ましく、９０以上程度であることがより好ましい。複屈折層４を構成する液晶分子の重合度が８０より小さいと、均一な配向性を十分に維持できない虞がある。なお、上記重合度、架橋重合度は、液晶分子の重合性官能基のうち液晶分子の重合反応に消費された割合を示す。
【００４１】
上記したような液晶分子を用い、複屈折層４は、その機能に応じて、次のように形成される。
【００４２】
複屈折層４が「＋Aプレート」としての光学補償機能を有する層である場合、複屈折層４は、正の誘電率異方性の液晶分子をその光軸がｘ軸とｙ軸を含むｘｙ平面に平行するように配向させて固定することにより形成される。
【００４３】
より具体的には、液晶分子を水平配向させることが可能な樹脂膜（水平配向膜）を構成する樹脂材料を調整し、その樹脂材料を基材形成材面上に塗布して水平配向膜形成用塗膜を形成し、水平配向膜形成用塗膜の表面をラビング処理や光配向処理を施すことによって水平配向膜を得て、基材形成材と水平配向膜とで基材２となす。その一方で、液晶分子を溶媒に溶解させた液晶組成物を調整しておき、その液晶組成物を、先に形成しておいた基材２の水平配向膜上に塗工して塗膜を作成し、その塗膜に含まれる液晶分子をホモジニアス配向させて重合させることでホモジニアス配向させた状態にて液晶分子を固定し、塗膜を複屈折層４となす。こうして、「＋Ａプレート」としての複屈折層４を得ることができる。なお液晶分子の重合は、液晶分子の感光波長の光や紫外線などといった活性放射線を塗膜に照射することによって実施することができる。
【００４４】
複屈折層４が「＋Ｃプレート」としての光学補償機能を有する層である場合には、複屈折層４は、その光軸が上記にて想定したｘｙｚ空間におけるｚ軸方向を向くように、負の誘電率異方性の液晶分子を配向させて固定することにより形成される。
【００４５】
具体的には、複屈折層４は、次のようにして形成することができる。
【００４６】
まず、複屈折層４を構成する上記したような液晶分子と、溶媒とを配合して液晶組成物が調整される。液晶組成物には、必要に応じて、液晶分子を垂直に配向させる配向助剤（垂直配向助剤ということがある）などを含む添加剤が適宜添加されてもよい。
【００４７】
液晶組成物の調整に用いる溶媒としては、複屈折層４を構成する液晶分子を溶解させることができるものであれば特に限定されず、具体的には、ベンゼン、トルエン、キシレン、ｎ−ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン等の炭化水素類、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、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２，４−ペンタンジオン等のケトン類、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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒、ｔ−ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、グリセリン、モノアセチン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等のアルコール類、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。単一種の溶媒を使用しただけでは、架橋性液晶分子等の配合物成分の溶解性が不充分である場合や、液晶組成物を塗布する際における塗布の相手方となる素材（基材を構成する素材）が侵される虞がある場合等には、２種以上の溶媒を混合使用することにより、これらの不都合を回避することができる。上記した溶媒のなかにあって、単独溶媒として好ましいものは、炭化水素系溶媒とグリコールモノエーテルアセテート系溶媒であり、混合溶媒として好ましいものは、エーテル類又はケトン類と、グリコール類とを混合した混合系溶媒である。液晶組成物溶液の配合物成分の濃度は、液晶組成物に用いる配合物成分の溶媒への溶解性や位相差層に望まれる層厚み等により異なるが、通常は１〜６０重量％、好ましくは３〜４０重量％の範囲である。
【００４８】
液晶組成物に含まれる垂直配向助剤としては、ポリイミドや、界面活性剤やカップリング剤が具体的に例示される。
【００４９】
垂直配向助剤としてポリイミドを用いる場合、ポリイミドは、長鎖アルキル基を有するものであることが、光学素子に形成される複屈折層４の厚さを広い範囲で選択することができて好ましい。なお、垂直配向助剤がポリイミドである場合、ポリイミドとしては、具体的には、日産化学社製のＳＥ−７５１１やＳＥ−１２１１、あるいはＪＳＲ社製のＪＡＬＳ−２０２１−Ｒ２等を例示できる。
【００５０】
垂直配向助剤として界面活性剤を用いる場合、界面活性剤は、重合性液晶分子をホメオトロピック配向させることができるものであればよいが、複屈折層の形成の際に液晶分子を液晶相への転移温度まで加熱する必要があることから、液晶相への転移温度でも分解されない程度に耐熱性を有していることが要請される。また、複屈折層４の形成の際、液晶分子は有機溶媒に溶解させる場合があることから、そのような場合には、液晶分子を溶解させる有機溶媒との親和性が良好であることが要請される。このような要請をみたすものであれば、界面活性剤はノニオン系、カチオン系、アニオン系等の種類を限定されず、１種類の界面活性剤のみを用いてもよいし、複数種の界面活性剤を併用してもよい。
【００５１】
界面活性剤について、複屈折層の厚みを厚くしても重合性液晶分子をホメオトロピック配向させるには、界面活性剤は撥水性又は撥油性の強いものが好ましい。そのような界面活性剤としては、たとえば、（ｉ）レシチン、（ii）オクタデシルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムクロライド、（iii）ヘキサデシルアミン、（iv）アデカミン４ＤＡＣ−８５（旭電化工業社製の界面活性剤の商品名）、（ｖ）ドライポン６００Ｅ（日華化学社製の界面活性剤の商品名）、（vi）ドライポンＺ−７（日華化学社製の界面活性剤の商品名）、及び、（vii）ＮＫガード  ＮＤＮ−７Ｅ（日華化学社製の界面活性剤の商品名）等が挙げられる。
【００５２】
垂直配向助剤としてカップリング剤を用いる場合、カップリング剤としては、具体的には、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ｎ−ドデシルトリメトキシシラン、ｎ−ドデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシランなどのシラン化合物を加水分解して得られるシランカップリング剤や、フッ素系シランカップリング剤を例示することができる。これらのカップリング剤は、複数種選択されて、液晶組成物に添加されてもよい。
【００５３】
また、液晶組成物には、必要に応じて、光重合開始剤、増感剤が添加される。
【００５４】
光重合開始剤としては、例えば、ベンジル（もしくはビベンゾイル）、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４’メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、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）−ブタン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオサントン等を挙げることができる。
【００５５】
液晶組成物に光重合開始剤が配合される場合、光重合開始剤の配合量は、０．０１〜１０重量％である。なお、光重合開始剤の配合量は、重合性液晶分子の配向をできるだけ損なわない程度であることが好ましく、この点を考慮して、０．１〜７重量％であることが好ましく、０．５〜５重量％であることがより好ましい。
【００５６】
また、液晶組成物に増感剤が配合される場合、増感剤の配合量は、重合性液晶分子の配向を大きく損なわない範囲で適宜選択でき、具体的には０．０１〜１重量％の範囲内で選択される。光重合開始剤及び増感剤は、それぞれ、１種類のみ用いられてもよいし、２種類以上が併用されてもよい。
【００５７】
このように液晶組成物が調整されると、次いで、この液晶組成物を基材２に塗工して複屈折層形成用塗膜を作成する。
【００５８】
この液晶組成物の塗工方法としては、ダイコート、バーコート、スライドコート、ロールコート等といった各種印刷法やスピンコート方法などを、適宜採用することができる。
【００５９】
次に、基材２表面に塗工して作製された複屈折層形成用塗膜に含まれる重合性液晶分子を、例えば次に示すようにホメオトロピック配向させる。すなわち、複屈折層形成用塗膜を加熱して、複屈折層形成用塗膜の温度を、この塗膜（複屈折層形成用塗膜）中に含まれる液晶分子が液晶相となる温度（液晶相温度）以上、この塗膜中に含まれる液晶分子が等方相（液体相）となる温度未満にすることで、液晶分子をホメオトロピック配向させる。このとき複屈折層形成用塗膜の加熱手段は、特に限定されず、複屈折層形成用塗膜を形成した基板を加熱雰囲気下におく手段でもよいし、複屈折層形成用塗膜に赤外線を照射して加熱する手段でもよい。
【００６０】
なお、重合性液晶分子をホメオトロピック配向させる方法は、上記方法による他、複屈折層形成用塗膜に含まれる重合性液晶分子やこの塗膜の状態に応じ、複屈折層形成用塗膜を減圧乾燥する方法によっても、複屈折層形成用塗膜に対して所定方向から電場や磁場を負荷する方法によっても実現可能である。
【００６１】
複屈折層形成用塗膜を減圧乾燥することによって、液晶分子をホメオトロピック配向させる場合には、減圧状態とすることで複屈折層形成用塗膜を過冷却状態にすることでき、複屈折層形成用塗膜中の液晶分子をホメオトロピック配向させた状態を保持したままこの塗膜を室温までさらに冷却できる。すると、液晶分子を重合反応させるまで、液晶分子をホメオトロピック配向させた状態が効率よく維持される。
【００６２】
このように複屈折層形成用塗膜中に、液晶分子をホメオトロピック配向させた状態が形成されると、液晶分子同士を重合反応（液晶分子が架橋重合性液晶分子の場合は、架橋重合反応）させる。
【００６３】
この重合反応は、液晶分子の感光波長の光などの活性放射線を複屈折層形成用塗膜に照射することで進行する（方法Aという）。このとき、複屈折層形成用塗膜に照射する光の波長は、この塗膜中に含まれている液晶分子の種類に応じて適宜選択される。なお、複屈折層形成用塗膜に照射する光は、単色光に限らず、液晶分子の感光波長を含む一定の波長域を持った光であってもよい。
【００６４】
また、液晶分子の重合反応は、複屈折層形成用塗膜を液晶相温度まで加熱しながら液晶分子の感光波長の光などの活性放射線を塗膜に照射して重合反応を部分的に進行させ（部分的架重合工程という）、部分的重合工程の後、液晶分子が結晶相となる温度（Ｔｃ）まで複屈折層形成用塗膜を冷却し、この状態でさらに感光波長の光などの活性放射線を複屈折層形成用塗膜に照射して重合反応を進行させて完了させる方法（方法Ｂという）で実施されてもよい。なお、上記した温度Ｔｃは、重合反応を進行させる前の複屈折層形成用塗膜において液晶分子が結晶相となる温度である。
【００６５】
部分的重合工程では、温度Ｔｃまで複屈折層形成用塗膜を冷却しても、その塗膜中に含まれる液晶分子のホメオトロピック配向性が維持される程度に、重合反応が進行している。したがって、部分的架橋工程における重合反応の進行の程度は、複屈折層形成用塗膜中の液晶分子の種類や、その塗膜の膜厚などに応じて適宜選択されるが、おおよそ、部分的重合工程では液晶分子の架橋度が５〜５０となるまで重合反応を進行させることが好ましい。
【００６６】
なお上記方法Aや方法Bは、空気雰囲気下で実施されるのみならず、不活性ガス雰囲気中でも実施できる。
【００６７】
複屈折層４は、その高分子構造（液晶分子が架橋重合性液晶分子である場合は、架橋高分子構造）を構成する個々の液晶分子のチルト角について、複屈折層４の厚さ方向に異なる位置に存在する液晶分子同士のチルト角が互いに略等しいことが好ましい。さらに、複屈折層４は、複屈折層４の面方向に異なる位置に存在する液晶分子同士のチルト角についても、互いに略等しいことがより好ましい。この場合、複屈折層４に含まれるそれぞれの液晶分子のチルト角は略均一になり、複屈折層４は、その光学特性について、むらの少ないものとなる。
【００６８】
複屈折層４は、この面内方向のリタデーションの大きさが小さい値であるように構成され、具体的には、リタデーションの大きさが１ｎｍ以下である。ここで、より均一に液晶分子がホメオトロピック配向した複屈折層４であるほどリタデーションの大きさは小さい。そこで、均一に液晶分子がホメオトロピック配向した複屈折層４を得ようとする観点からしてみると、リタデーションの大きさは１ｎｍ以下であることが好ましく、０．１ｎｍ以下であることがより好ましく、理想的にはゼロであることが好ましい。
【００６９】
なお、リタデーションは、入射光に対して生じる常光と異常光との光路差であり、リタデーションの大きさは、常光の屈折率ｎｏと異常光の屈折率ｎｅとすると、複屈折Δｎ（ｎｏとｎｅとの差）とｄ（複屈折層４の厚さ）の積として与えられ、光学特性を示すものである。
【００７０】
複屈折層４の厚みは、液晶分子をホメオトロピック配向させることが可能な範囲内、具体的には面内方向のリタデーションが１ｎｍ以下となる範囲内で適宜選定することが好ましく、リタデーションが０．１ｎｍ程度以下となる範囲内で適宜選定することが更に好ましい。
【００７１】
複屈折層４が「＋Ｃプレート」としての機能を有する層である場合において、基材形成材に予め垂直配向膜を形成しておいたものを基材２として用い、その基材２の垂直配向膜上に複屈折層４が形成されると、複屈折層４の光軸をよりｚ軸方向に向けることができて好ましい。
【００７２】
垂直配向膜は、ポリイミドを含む垂直配向膜組成液をフレキソ印刷やスピンコート等の方法で基材２上に塗布して垂直配向膜形成用塗膜を形成し、この塗膜を硬化させることで形成することができる。ポリイミドを含む垂直配向膜組成液としては、具体的には、日産化学社製のＳＥ−７５１１やＳＥ−１２１１、あるいはＪＳＲ社製のＪＡＬＳ−２０２１−Ｒ２等を具体的に挙げることができる。
【００７３】
垂直配向膜は、その膜厚みが０．０１〜１μｍ程度の範囲であることが好ましい。垂直配向膜の膜厚が、０．０１μmよりも薄いと、液晶分子をホメオトロピック配向させることが困難になる虞が大きくなる。また、垂直配向膜３の膜厚が１μmよりも厚いと、この垂直配向膜による光の散乱の程度が大きくなって光学素子の光透過率の低下を来す虞が大きくなる。
【００７４】
なお、垂直配向膜が撥水性又は撥油性の高いものである場合には、垂直配向膜上に液晶組成物を塗布して複屈折層４を形成する前に、液晶分子をホメオトロピック配向させることが可能な範囲内でＵＶ洗浄やプラズマ処理を施して、液晶組成液を塗布しようとする垂直配向膜表面の濡れ性を予め高めておいてもよい。
【００７５】
複屈折層４が「−Ｃプレート」としての光学補償機能を有する層である場合、複屈折層４は、その光軸がｚ軸方向に向かうように、負の誘電率異方性の液晶分子を配向させて固定することにより形成できる。そのほか、「−Ｃプレート」としての光学補償機能を有する複屈折層４は、上記「＋Ｃプレート」を作成する際の架橋性ネマチック液晶などの液晶分子を含む液晶組成物を用いて、これにカイラル剤を添加して、重合性液晶分子にコレステリック規則性を付与してカイラルネマチック液晶となすための液晶組成物（カイラル剤含有液晶組成物ということがある）を調製し、このカイラル剤含有液晶組成物を用いて形成してもよい。
【００７６】
カイラル剤含有液晶組成物を用いた複屈折層４の形成について、具体的には、上記したような液晶分子と、カイラル剤と、光開始剤と、溶媒を混合して液晶組成液を調整し、この液晶組成液を、基材２面上に塗布して複屈折層形成用塗膜を作成して、この塗膜に含まれる液晶分子を重合して焼成することにより、「−Ｃプレート」としての光学機能を備える複屈折層４が形成される。なお液晶分子の重合は、上記「＋Ａプレート」「＋Ｃプレート」の場合と同様に、活性放射線を塗膜に照射することによって実施することができる。
【００７７】
カイラル剤としては、分子内に光学活性な部位を有する低分子量化合物で、分子量１５００以下の化合物であることが好ましい。具体的には、カイラル剤としては下記の化５に示すような化合物を例示することができるが、化１に示す化合物（Ｉ）、化２に示す化合物（ＩＩ）や化３、化４に示す化合物（ＩＩＩ）と溶液状態或いは溶融状態で相溶性を有し、かつ架橋性ネマチック液晶の分子の液晶性を損なうことなく螺旋ピッチを誘起できるものであれば、化５に示す化合物に限定されない。ただし、カイラル剤としては、その分子構造中における両方の末端部位に重合性官能基を有するものが、耐熱性の良い複屈折層４を得る上で好ましく、またカイラル剤は分子構造内に光学活性な部位を有する化合物であることが重要である。
【００７８】
このようなカイラル剤が、化１に示す化合物（Ｉ）、化２に示す化合物（ＩＩ）や化３、化４に示す化合物（ＩＩＩ）を重合性液晶分子として含む液晶組成物において配合されると、その液晶組成物を用いて複屈折層４を形成するにあたり、複屈折層４に含まれる重合性液晶分子に対して正の一軸ネマチック規則性で螺旋ピッチを誘起することができる。
【００７９】
カイラル剤は、液晶分子を螺旋状に配向させるために添加されるが、液晶分子が近紫外線領域の螺旋ピッチをとると選択反対現象により特定色の反射色を生じることから、カイラル剤の配合量は、選択反対現象が紫外領域になるような螺旋ピッチが得られるような量とすることが好ましい。
【００８０】
また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が、選択したカイラル剤の性質によっては、ネマチック規則性の破壊、配向性の低下を招き、また非重合性のカイラル剤の場合には重合性液晶の重合による硬化性能を低下させる事態を招くばかりか、液晶組成物を用いて形成される複屈折層の電気的信頼性を低下させる事態を招く虞があり、更に光学活性な部位を有するカイラル剤の多量使用はコストアップを招く。従ってカイラル剤としては、少量でも液晶分子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く、より具体的には、例えばＭｅｒｃｋ社製Ｓ−８１１等の市販のものを用いることができる。
【００８１】
【化５】
2008096863.tif 000007
【００８２】
一般式（３）〜（５）において、Ｒ４は水素又はメチル基を示し、Ｙは下記、化６、化７に示す（ｉ）〜（ｘｘｉｖ）の任意の一つであるが、中でも式（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｖ）及び（ｖｉｉ）の何れか一つであることが好ましい。またアルキレン基の繰り返し数を示すｃ及びｄは、それぞれ個別に２〜１２の範囲であることがさらに好ましい。ｃ又はｄの値が２未満である化合物は、安定性に欠け、加水分解を受けやすく、結晶性も高い。一方、ｃ又はｄの値が１３以上である化合物は、融点（Ｔｍ）が低い。これにより、ｃやｄの値が上記好ましい範囲を外れる化合物をカイラル剤として用いると、化合物（Ｉ）又は化合物（ＩＩ）に例示される架橋重合性液晶分子との相溶性が低下し、濃度によっては相分離等が起きる虞がある。
【００８３】
【化６】
2008096863.tif 000008
【００８４】
【化７】
2008096863.tif 000009
【００８５】
本発明において、複屈折層４は、押し込み痕深さの値が複屈折層の厚みの値に対して６％以下であり、複屈折層４と基板との密着性の点を考慮すれば、０．３％以上６％以下であることが好ましい。この押し込み痕深さの値は、複屈折層の硬さを反映させた値となっており、押し込み痕深さの値が複屈折層の厚みの値に対して６％に相当する値よりも大きいと、光学素子を組み込んだ基板を用いて液晶セルが形成される際に外部から液晶セルに押圧力が負荷された際に、光学機能層たる複屈折層上に配設されるスペーサがその光学機能層に沈み込んで駆動液晶層の厚みが大きく変化して表示画像にムラが過度に生じる。押し込み痕深さの値が、複屈折層の厚みの値に対して０．３％未満では、とても硬い膜であるものの、複屈折層４と、その下地となる基板との間の密着性が悪くなる虞を生じる。
【００８６】
ここに、本発明でいう押し込み痕深さは、以下の測定方法および測定条件により測定され、押し込み痕深さの値が得られる。すなわち、光学素子１の試験片（寸法；縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚み７０１.５μｍ（複屈折層４の厚み１．５μｍ、基板の厚み７００μｍ））を表面皮膜物性試験機（皮膜硬さ計、例えば、H.FISCHER社製、フィッシャースコープ  H100VP-HCU X-Y PROG）を用い、その試験片に対して材質がダイヤモンドである直径３０μmの円柱形状の圧子にて、次のように荷重をかける。試験片にかけられる荷重は、１０ｍＮ／ｓｅｃで４０秒間、徐々に増加させていき、最大荷重４００ｍＮとなったところで、５秒間保持する。次いで、１０ｍＮ／ｓｅｃで逆に荷重を減少させていき、４０秒後に荷重が０ｍNとなったところで、再び5秒間保持する。そして、このときに複屈折層４にできた押し込み痕の最大深さ（D）を、本発明にいう押し込み痕深さとした。この押し込み痕深さは、通常は最後に５秒間保持した際の押し込み痕の最大深さに相当する。さらに、押し込み痕深さの程度を数値で示す押し込み深さの値を複屈折層４の厚みの値（ｒ）（上記試験片の例においては、ｒ＝１．５［μm］）で除して１００倍する（（Ｄ／ｒ）×１００）ことで、複屈折層４の厚みの値に対して押し込み痕深さの値が何％の割合となっているかを示す値として単位厚みの複屈折層に対する押し込み痕深さ（押し込み変形率）の値（％）が得られる。なお、上記した押し込み痕深さの測定において、円柱形状の圧子としては、ヴィッカース圧子を円柱形状に加工されたものが採用された。
【００８７】
本発明では、複屈折層４が、その硬さを、押し込み痕深さにて特定されることにより、ヴィッカース硬さにて特定される場合と比べて、光学素子１の組み込まれる液晶表示装置の実態をより反映させたものとなる。
【００８８】
すなわち、光学素子１を組み込んだ液晶表示装置に対してその厚み方向に負荷されて画面に実際に表示ムラを生じさせる押圧力（Ｆ）と、円柱形状を呈する圧子が使用されて測定される複屈折層４の押し込み痕深さ（Ｗ）と、四角錐形状を呈する圧子が使用されて測定される複屈折層４のヴィッカース硬さ（Ｖ）の関係について、Ｆの値の異なる複数の液晶表示装置を用意したとき、液晶表示装置のＦの値の相違は、Ｖの値の相違よりもＷの値の相違の方に近似し（相関性があり）、より具体的には、例えば、液晶表示装置をＦの値の小さいものから昇順に並べた場合、おおよそＶの値の順序よりも、Ｗの値の順序の方により従っている。
【００８９】
本発明の光学素子１は、次に示すようにして製造される。
【００９０】
光学素子１の基材２上に、目的に応じて適宜選択された機能（例えば、「＋Ｃプレート」としての機能）を有する複屈折層４に応じて上記に示すように調整された液晶組成物を塗工して複屈折層形成用塗膜を作成する。
【００９１】
基材２の表面に液晶組成物を塗工する方法としては、ダイコート、バーコート、スライドコート、ロールコート等といった各種印刷法やスピンコートなどの方法やこれらを組合せた方法を適宜用いることができる。
【００９２】
また、液晶組成物を塗工した後、作製された複屈折層形成用塗膜は、さらに乾燥されるが、液晶組成物の塗布された基材の乾燥は、減圧乾燥によって減圧状態下で行われる他、大気圧下で行われてもよいが、大気圧下で自然乾燥されることが、液晶分子により均一に配向性を付与することができて好ましい。
【００９３】
そして、乾燥された複屈折層形成用塗膜を形成した基板について、複屈折層形成用塗膜に含まれる液晶分子に上記に示すように配向性を適宜付与して重合させることで、複屈折層形成用塗膜を複屈折層４となし、光学素子１が製造される。
【００９４】
なお、複屈折層４は、基材２上に全面ベタに形成されている場合に限定されず、部分的に形成されていてもよい。複屈折層４を部分的に形成する方法としては、例えば各種印刷方法やフォトリソグラフィー法を用いて、基材２上にパターニング形成する方法などが具体的に例示できる。
【００９５】
こうして、基材２に複屈折層４を積層した光学素子１が得られる。
【００９６】
なお、本発明の光学素子１は、基材２に積層される複屈折層４が単層である場合を例として詳細に説明したが、これに限定されず、複屈折層４は複数積層されてもよい。この場合、複屈折層の種類も、１つに限定されることなく、複数種類であってもよい。例えば、光学素子１には、基材２上に、「＋Ａプレート」の機能を有する層構造を積層し、さらにその上に「＋Ｃプレート」の機能を有する層構造を積層して複屈折層４が形成されてもよい。
【００９７】
本発明の光学素子１には、基材２に積層された複屈折層形成用塗膜に含まれる液晶分子を重合させた後、複屈折層形成用塗膜を加熱する処理（重合後加熱処理ということがある）が施されることが、複屈折層４の硬さを向上させることができて好ましい。ただし、重合後加熱処理を行う場合、基材２は、耐熱性を有することが必要であることから、基材２を構成する基材形成材として耐熱性を有するガラス基板などが好ましく用いられる。
【００９８】
重合後加熱処理を行うにあたり、複屈折層形成用塗膜の加熱温度は、１５０〜２６０℃であるが、２００〜２５０℃であることが、重合後加熱処理後において複屈折層４を、重合後加熱処理の前よりも効果的に硬くすることができる観点から好ましい。重合後加熱処理を行う時間については、１０〜９０分であるが、重合後加熱処理を行う際の加熱温度についての上記観点と同様の観点から、２０〜６０分であることが好ましい。なお、加熱温度が２６０度もしくは加熱時間が９０分を超えると、複屈折層形成用塗膜の塗膜強度は上がるが黄変が強くなり、一方加熱温度が１５０度もしくは加熱時間が１０分を下回ると、十分な強度が得られない。そして、複屈折層形成用塗膜は、加熱された後、降温される。
【００９９】
重合後加熱処理は、複屈折層形成用塗膜を形成した基材を、オーブン装置などの焼成装置に導入し、圧力が大気圧、空気雰囲気の条件下で焼成することによって具体的に実施できる。その他、赤外線照射による方法でも実施することができる。
【０１００】
また、重合後加熱処理の工程を行うにあたり、複屈折層形成用塗膜の加熱の際の昇温、加熱後の降温は徐々に行われることが好ましい。
【０１０１】
本発明において重合後加熱処理を行うと、より確実に光学素子１の押し込み痕深さを１０以上にすることができるという利点がある。また、この重合後加熱処理は、活性放射線の照射などにより液晶分子の重合反応を実施した後に行われるので、液晶分子の配向性を乱す虞が小さい。
【０１０２】
本発明における重合後加熱処理により、複屈折層の硬さが上昇する機構は明確ではないが、次の２つのことが考えられる。まず第１には、複屈折層形成用塗膜に含まれる液晶分子を重合させる際に通常行われる活性放射線の照射では、液晶分子の一部に重合反応に使用されない重合性官能基が残っており、重合後加熱処理により一層確実に重合性官能基が重合反応に消費され、結果、複屈折層の高分子構造がより強固なものとなり、複屈折層の硬さも向上する、ということが推察される。第２には、複屈折層形成用塗膜に含まれる液晶分子を重合させる工程のみでは、複屈折層には、液晶分子以外の光重合開始剤などの残渣が混在しており、こうした残渣が重合後加熱処理によって除去され、液晶分子による高分子構造がより安定的になり、複屈折層の硬さが向上する、ということが推察される。そして、こうした上記第１、第２に示すようなことが相乗的に複屈折層４の硬さを向上させているものと推察される。
【０１０３】
本発明の光学素子において、押し込み痕深さの値をより小さくする（複屈折層４の硬さを向上させる）には、上記した重合後加熱処理を行う方法の他、（１）複屈折層形成用塗膜を形成する工程において、架橋性液晶分子同士を重合させるために行われる紫外線照射などの光照射の際に、露光量を多くして、より重合度を向上させる方法や、（２）複屈折層形成用塗膜を構成する液晶組成物に多官能性重合モノマーを添加して、複屈折層形成用塗膜の架橋を増加させる方法などがあるが、上記した重合後加熱処理であることが、これら（１）（２）の方法よりも簡便に複屈折層４の硬さを向上させることができて好ましい。
【０１０４】
さらに、複屈折層４の硬さを向上させる方法としては、重合性液晶分子の種類を選択することにより行うことも可能であり、すなわち、液晶分子を重合させた後に得られる液晶ポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が１２０℃以上となるようにする液晶分子を選択する方法などがある。なお、液晶分子の種類を選択する方法によって押し込み痕深さに優れた光学素子を得ようとする場合、上記重合性液晶分子が有する官能基の数は、５個以下が好ましい。重合性官能基をこれ以上に有する重合性液晶分子を用いると、得られる液晶ポリマーが不安定でありもろくなる可能性が生じる。
【０１０５】
本発明の光学素子１は、重合性液晶分子を配向させて重合することにより、一定の配向状態にて重合性液晶分子を固定している層構造を形成しているので、例えば位相差を制御する素子、光学補償機能を有する素子等、光の偏光状態を制御するための素子として用いることができる。
【０１０６】
この光学素子は、これを液晶表示装置に組み込むにあたり、液晶セルを構成する基板（表示側基板や駆動液晶側基板）上や基板内に複屈折層を直接に積層形成して組み込まれることが可能であるから、別体にて光学素子を準備したうえでこれを接着剤で液晶セルに貼り付けるといった必要がなく、接着剤の層が形成されて接着剤の層と接着剤の層に接する層との界面において光の界面反射を生じて光の散乱が発生する虞を抑制でき、光漏れをより低減させた液晶表示装置を製造できるようになり、コントラストのより向上した、さらに液晶表示画面の色むらの抑制された液晶表示装置を製造することができるようになる。
【０１０７】
また本発明の製造方法により得られる光学素子１は、複屈折層４が液晶分子を架橋した架橋高分子構造を有している場合、熱による複屈折特性への影響も低減でき、耐熱性を向上させたものとなる。
【０１０８】
本発明の光学素子１は、着色層１３を設けているものであってもよい。このような光学素子１につき、基材形成材３面上に着色層１３を形成して基材２が構成されている場合を一例として説明する（図２、図３）。図２は、着色層１３を備えている光学素子１の実施例の一つを説明するための断面を示す概略平面図である。なお、説明の都合上、図２においては複屈折層４を省略している。
【０１０９】
光学素子１は、基材形成材３の一方の表面に遮光性のブラックマトリクス１５が縦横に格子状に塗工形成され、これによりブラックマトリクス１５の非形成領域が開口部２０として格子点状に多数形成される。つまりブラックマトリクス１５の形成領域が遮光部に相当し、開口部２０が透過部に相当する。
【０１１０】
さらに基材形成材３の上には、開口部２０を覆うように三色の色パターン１６，１７，１８が短冊状に配列されて、これら色パターン１６，１７，１８とブラックマトリクス１５とで着色層１３が形成されている（図２、図３）。色パターン１６，１７，１８は光透過性を有しており、透過する可視光を分光してそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光となす。したがって図２に二点鎖線で示すように、ＲＧＢの三色の色パターン（赤色（Ｒ）の色パターン１６、緑色（Ｇ）の色パターン１７、青色（Ｂ）の色パターン１８）によってそれぞれ被覆された三つの開口部２０があわさって、一つの画素２１が形成される。そして、基材形成材３と着色層１３とで基材２が構成される。
【０１１１】
ブラックマトリクス１５は、おおよそ短冊状に塗工される色パターン１６，１７，１８の混色を防止するとともに、開口部２０を平面視上区画化して、画素２１の輪郭を鮮明化し、また光学素子１が液晶セルに組み込まれる際に液晶セルに通常配置される駆動回路や液晶駆動用電極などを、透過光から隠蔽する機能をもつ。
【０１１２】
ただし本発明においては、光学素子１の用途や光学的な仕様によってはブラックマトリクス１５を不要とする場合（この場合には、着色層１３は、色パターンで構成される。）もあり、またブラックマトリクス１５を用いる場合も矩形格子状のほか、ストライプ状や三角格子状などに形成する場合もある。また着色層１３を構成する色パターンについても、ＲＧＢ方式の三色の場合のほか、その補色系であるＣＭＹ方式とすることも可能であり、さらに単色もしくは二色の場合、または四色以上の場合なども採りうる。また色パターンの形状も、短冊状にパターン形成する場合のほか、基材形成材３上に全面塗工するパターンの場合や、矩形状や三角形状などの微細パターンを基材形成材３上に多数分散配置するパターンの場合など、目的に応じて種々のパターンを採りうる。
【０１１３】
色パターン１６，１７，１８は、色種ごとに、各色種に対応する着色材料を溶媒に分散させた着色材料分散液を基材形成材３に塗工して形成される塗膜を、例えばフォトリソグラフィー法で、例えば短冊状などといった所定形状にパターニングすることで形成されるほか、着色材料分散液を所定形状に基材形成材３に塗布することによっても形成できる。
【０１１４】
ブラックマトリクス１５は、例えば、金属クロム薄膜やタングステン薄膜等、遮光性又は光吸収性を有する金属薄膜を基材形成材３面にパターニングすることにより、形成することができる。また、ブラックマトリクス１５は、黒色樹脂等の有機材料を所定形状に印刷することにより形成することも可能である。
【０１１５】
光学素子１では、複屈折層４は、基材２の着色層１３上に、着色層１３を覆うように積層形成される。こうすると、複屈折層４の耐熱性が比較的高いことから、複屈折層４で被覆される着色層１３の耐熱性も向上させることができる。複屈折層４は、その機能（光学補償機能（例えば、「＋Ｃプレート」としての機能）など）に応じて、上記したようにして適宜形成することができる。
【０１１６】
なお、着色層１３を備えた光学素子１は、基材形成材３上に着色層１３を形成して基材２となして上記着色層１３上に複屈折層４を形成する場合、に限定されず、基材形成材３からなる基材２に対して複屈折層４を形成し、さらに複屈折層４上に着色層１３を形成して構成することも可能である。
【０１１７】
また、上記着色層１３を備えた光学素子１の例では、基材形成材３と複屈折層４の間に、着色層１３を構成する色パターン１６，１７，１８とブラックマトリクス１５の両者が設けられている場合であったが、光学素子１は、着色層１３を構成する色パターン１６，１７，１８とブラックマトリクス１５のうちの一部を基材形成材３と複屈折層４の間に介在させ、他（色パターン１６，１７，１８とブラックマトリクス１５のうち基材形成材３と複屈折層４の間に介在配置しないもの）を基材形成材３と複屈折層４の間の位置よりも外側に配置させて構成されることも可能である。例えば、光学素子１は、基材形成材３に着色層１３の一部たるブラックマトリクス１５を形成して基材２となし、この基材２のブラックマトリクス１５上に複屈折層４を形成して、さらに複屈折層４上に色パターン１６，１７，１８を形成して製造されるもの、とすることができる。
【０１１８】
このような着色層１３を備えた光学素子１は、液晶表示装置などといった光学機器にカラーフィルタとして組み込まれて表示側基板などに使用されることができる。
【０１１９】
次に、本発明の光学素子１を用いた液晶セルおよび液晶表示装置について説明する。
なお、液晶セルや液晶表示装置としては、それらに組み込まれる光学素子１が基材２に着色層１３を備えるものである場合、を例として説明する。図４は、液晶セル４５および液晶表示装置５０を説明するための縦断面概略図である。
【０１２０】
液晶表示装置５０の液晶セル４５は、図４に示すように、対面する光学素子１と駆動液晶側基板３１との間に駆動液晶分子４４を含む液晶組成物（駆動液晶）を封入して駆動液晶層を形成してなる。液晶セル４５において、光学素子１は、カラーフィルタの機能を有するとともに表示側基板として機能する部材をなしている。この光学素子１には、基材形成材３に着色層１３を積層してなる基材２の着色層１３表面を覆って複屈折層４が形成されており、さらに複屈折層４上には、柱層２２を構成する柱状体２３の基端部（同図における上方）が、着色層１３のブラックマトリクスの形成領域に対応する領域上にあって複屈折層４表面上におおよそ一様に多数分散配置されるとともに、それら多数の柱状体２３の先端部（同図における下方）は、液晶駆動用電極３４を備える駆動液晶側基板３１と当接している。なお、図４においては、説明の都合上、柱状体２３は液晶セル４５の最外周に位置するもののみ図示している。
【０１２１】
駆動液晶側基板３１のインセル側の面（一枚の基板（例えば駆動液晶側基板）における厚み方向に互いに背面する二つの面のうち、駆動液晶層との距離の近い方の面）上には、駆動液晶の駆動液晶分子４４をスイッチング駆動する駆動用回路３３と、これにより電圧の負荷量が制御される液晶駆動用電極３４とが設けられている。
【０１２２】
液晶表示装置５０は、液晶セル４５における光学素子１の観察者側（図中上方）に、「＋Ａプレート」すなわち正のＡプレート４２、および「−Ｃプレート」すなわち負のＣプレート４１や、直線偏光板４３をアウトセル側（図中、インセル側に対する反対側であって液晶セル４５よりも上方）に設けている。さらに駆動液晶側基板３１のアウトセル側（図中、インセル側に対する反対側であって液晶セル４５よりも下方）には、直線偏光板３２が配置されている。
【０１２３】
なお、液晶表示装置５０がＩＰＳモードの場合には、光学素子１のアウトセル側に設けられる直線偏光板４３と、駆動液晶側基板３１の直線偏光板３２とは、互いの透過軸が直交するように配されている。また液晶表示装置５０には、駆動液晶側基板３１の背面側に、図示しないバックライトユニットが設けられている。
【０１２４】
本発明における液晶セル４５や液晶表示装置５０は、柱状体２３により光学素子１と駆動液晶側基板３１との距離が保たれるように構成されている。ここで液晶表示装置に対して押圧力が外部から負荷された場合、光学素子１における複屈折層１４は、液晶表示装置の実態を反映した硬さの尺度たる押し込み痕深さが複屈折層の厚みに対して６％以下にて硬く形成されているので、柱状体２３の基端部が複屈折層４に大きく沈み込む虞がより効果的に低減されている。したがって押圧荷重負荷時にも液晶表示装置５０は一層安定した光学性能を発揮することができる。
【０１２５】
次に、複屈折層４が＋Cプレート（正のCプレート）である場合を例として、光学素子の実施例について説明する。
【実施例】
【０１２６】
実施例１．
まず、基材形成材としてのガラス基板（コーニング社製、7059ガラス）を準備し、着色材料分散液を用いてガラス基板に着色層を形成して基材を作成した。着色層の形成は次に示すようにして実施された。
【０１２７】
[着色層の形成]
＜着色層の形成に用いる着色材料分散液の調整＞
ブラックマトリクス（BM）、及び赤色（R）、緑色（G）、青色（B）の色パターンの着色材料分散液として、顔料分散型フォトレジストを用いた。顔料分散型フォトレジストは、着色材料として顔料を用い、分散液組成物（顔料、分散剤及び溶剤を含有する）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、開始剤及び溶剤を含有する）とを混合することにより得られた。得られた顔料分散型フォトレジストは、下記に示すような組成である。尚、分散機としては、ペイントシェーカー（浅田鉄工社製）を用いた。
【０１２８】
（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）
【０１２９】
（赤色（Ｒ）着色画素用フォトレジスト）
・赤顔料・・・・・４．８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・・・・・１．２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）
【０１３０】
（緑色（Ｇ）着色画素用フォトレジスト）
・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）
【０１３１】
（青色（Ｂ）着色画素用フォトレジスト）
・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）
【０１３２】
尚、上記ポリマー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。
【０１３３】
＜着色層の形成＞
洗浄処理を施した基材形成材としてのガラス基板（コーニング社製、7059ガラス）を用意し、このガラス基板上面に、次に示すように上記各色の着色材料分散液を塗布し、基材形成材に着色層を積層形成して基材となした。
まず、ガラス基板に、上述で調製したＢＭ用フォトレジストをスピンコート法で塗布し、９０℃、３分間の条件でプリベーク（予備焼成）し、所定のパターンに形成されたマスクを用いて露光（１００ｍＪ／ｃｍ２）し、続いて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（焼成）し、厚さが１．２μｍのＢＭを形成した基材形成材（ＢＭ形成基材形成材）を作製した。
【０１３４】
次に、予め赤色の色パターンに対応する位置に対応するように調整した赤色（Ｒ）の顔料分散型フォトレジストを上記ＢＭ形成基材形成材上にスピンコート法で塗布し、８０℃、３分間の条件でプリベークし、各色の色パターンに応じた所定の着色パターン用フォトマスクを用いて、紫外線露光（３００ｍＪ／ｃｍ２）した。さらに、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（焼成）し、ＢＭパターンに対して所定の位置に膜厚２．６μｍの赤色（Ｒ）の色パターンを形成した。
【０１３５】
続いて、上記赤色（Ｒ）の色パターンのパターン形成方法と同様の方法を用いて、緑色（Ｇ）の色パターン、青色（Ｂ）の色パターンそれぞれにつき、パターン形成した。
こうして、ガラス基板上に、ＢＭおよび、赤色の色パターン、緑色の色パターン、青色の色パターンから構成される着色層が形成されて基材を得た。
【０１３６】
こうして得られた基材をスピンコーター（ミカサ社製、１H−３６０S）に設置して、基材面上に、次に示すようにして調整された液晶組成液をスピンコーティングすることにより、液晶組成液３（ｍＬ）を基材上に塗布して複屈折層形成用塗膜を作製した。
【０１３７】
[液晶組成液の作成]
下記化８に示す化合物（ａ）〜（ｄ）の混合物たる架橋性液晶分子を液晶分子として用い、重合禁止剤としてＢＨＴ（２，６−ジーｔｅｒｔ−ブチルー4−ヒドロキシトルエン）、重合開始剤としてイルガキュア９０７、その他添加剤としてドデカノールを用い、これらを混合して下記組成の組成物（組成物Ａ）を作製した。組成物Ａは、特表２００４−５２４３８５号公報の記載に準じて作製した。この組成物Ａを溶媒（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））に溶解して、濃度２０重量％の液晶組成液を調整した。
【０１３８】
【化８】
2008096863.tif 000010
【０１３９】
組成物Ａの組成
化合物（ａ）          ３２．６７重量％
化合物（ｂ）          １８．６７重量％
化合物（ｃ）          ２１．００重量％
化合物（ｄ）          ２１．００重量％
ドデカノール            １．０２重量％
ＢＨＴ                  ０．０４重量％
イルガキュア９０７    ５．６０重量％
【０１４０】
［複屈折率相形成用塗膜に含まれる液晶について液晶相状態の形成］
複屈折層形成用塗膜の形成された基板を、減圧乾燥して溶媒を除去した。次に、ホットプレート上で１００℃、３分間加熱して、複屈折層形成用塗膜中に含まれる液晶分子を液晶相に転移させた。この液晶相への転移の確認は、複屈折層形成用塗膜が白濁状態から透明状態となったことを目視にて確認することで行われた。なお、この際、液晶分子は、ホメオトロピック配向性を付与される。
【０１４１】
［液晶分子の架橋重合反応］
次に、窒素雰囲気下で、透明状態の複屈折層形成用塗膜に、紫外線照射装置（ハリソン東芝ライティング社製、「商品名TOSCURE７５１」）を用いて出力が２０ｍW／ｃｍ２の紫外線を１０秒間照射して、複屈折層形成用塗膜中の液晶分子を架橋重合反応させて液晶分子をこれに配向性を付与した状態で固定した。
【０１４２】
［重合後加熱処理］
液晶分子を固定した基材を、焼成装置（アズワン「熱風循環オーブンKLO-60M」）を用いて２３０℃で１時間加熱（焼成）した（重合後加熱処理）。この重合後加熱処理により、基材上において架橋重合した液晶分子を含む層を複屈折層となし、光学素子が得られた。
重合後加熱処理の後に得られた光学素子について複屈折層の厚みの大きさを測定した。この厚みは、約１．５μmであった。
【０１４３】
得られた光学素子の光学特性について、次に示すようにして、リタデーションの測定、ヘイズの測定、光の漏れ、ヴィッカース硬さ、押し込み痕深さ、光学素子の良否の測定によって評価した。
【０１４４】
［リタデーションの測定］
光学素子をリタデーションの計測機に設置して、測定波長５５０ｎｍの条件で複屈折層の厚さ方向から、光学素子のリタデーションを測定した。
このとき、光学素子のリタデーションの大きさは、おおよそ０（ゼロ）ｎｍであった。
また、複屈折層の厚さ方向に対して４５°の傾きを持った方向について、上記同様に光学素子のリタデーションの大きさを測定した。
このとき、光学素子のリタデーションの大きさは、おおよそ５０ｎｍであった。
なお、リタデーションの計測機として、王子計測機器社製「KOBRA-21」を使用した。
【０１４５】
［光の漏れの測定］
光学素子を、クロスニコルに配した２枚の偏光板の間に介在させ、一方の偏光板側から光を照射し、光学素子を回転させた場合に、２枚の偏光板を光が透過するかを観測した。
光学素子の回転にあたっては、偏光板を通過して光学素子に入射する光の進行方向と光学素子の厚み方向とはほぼ並行な状態を維持している。
このとき、２枚の偏光板を通過する光は、殆ど観測されず、光の漏れが殆ど観測されなかった。
リタデーションの測定と光の漏れの測定とから、光学素子の複屈折層では、液晶の分子がホメオトロピック配向していることがわかる。
【０１４６】
［ヴィッカース硬さの測定］
光学素子について、ヴィッカース硬さ値を測定した。ここに本発明でいうヴィッカース硬さ値とは、以下の測定方法および測定条件により測定された値をいうものである。すなわち、表面皮膜物性試験機（皮膜硬さ計（H.FISCHER社製、フィッシャースコープ  H100VP-HCU X-Y PROG））を用い、１ｍＮ／ｓｅｃで５秒間、荷重を増加させ、最大荷重５ｍＮとなったところで、５秒間保持する。次いで、１ｍＮ／ｓｅｃで逆に荷重を減少させていく方法により測定される値をいう。結果を表１に示す。なお、荷重は圧子を用いて行われるが、その圧子には、ＪＩＳ  Ｂ  ７７２５に準拠した圧子（ヴィッカース圧子）が用いられた。ヴィッカース圧子は、具体的には、ダイヤモンドからなり、その先端部を四角錐形状に形成されているものである。
【０１４７】
［押し込み痕深さの測定および押し込み変形率の導出］
光学素子の押し込み痕深さは、光学素子を硬度計測器に設置して、圧子としてダイヤモンドからなる直径３０（μm）の円柱圧子を用いて計測された。計測にあたり、圧子を用いて以下のように荷重が光学素子にかけられた。すなわち、１０ｍＮ／ｓｅｃで４０秒間、徐々に光学素子に対する荷重を増加させ、最大荷重４００ｍＮとなったところで、５秒間保持し、次いで、１０ｍＮ／ｓｅｃで逆に荷重を減少させていき、４０秒後に荷重が０ｍNとなったところで、再び5秒間保持する。このときに複屈折層４にできた押し込み痕の最大深さを、押し込み痕深さ（μｍ）とした。さらに、押し込み痕深さの値を複屈折層の厚みの値で除して得られる値を１００倍し、押し込み変形率（％）を導出した。なお、硬度計測機として、H.FISCHER社製、フィッシャースコープ  H100VP-HCU X-Y PROG、を使用した。結果を表１に示す。
【０１４８】
［光学素子の良否］
光学素子を組み込んだ液晶セルを作製し、この液晶セルに押圧力を加えることを通じて、次のように光学素子の良否を評価した。
【０１４９】
＜液晶セルの作成＞
まず、柱層を構成する柱状体たるスペーサの材料となる硬化性樹脂組成物を次のように作成した。すなわち、共重合樹脂溶液（固形分５０％）と、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（サートマー社、ＳＲ３９９）と、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製、エピコート１８０Ｓ７０）と、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オンと、ジエチレングリコールジメチルエーテルとを、室温下で攪拌、混合して、下記組成の硬化性樹脂組成物となした。
【０１５０】
硬化性樹脂組成物の組成
共重合樹脂溶液（固形分５０％）：１６重量部 
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（サートマー社、ＳＲ３９９）：２４重量部
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製、エピコート１８０Ｓ７０）：４重量部
２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン：４重量部 
ジエチレングリコールジメチルエーテル：５２重量部
【０１５１】
なお、上記共重合樹脂組成物（固形分５０％）は、次のようにして得られたものである。
【０１５２】
重合槽中にメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）を６３重量部、アクリル酸（ＡＡ）を１２重量部、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）を６重量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ＤＭＤＧ)を８８重量部仕込み、攪拌し溶解させた後、２，２´−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）を７重量部添加し、均一に溶解させた組成物（組成物Q）を作成した。その後、その組成物Qを窒素気流下で、８５℃で２時間攪拌し、さらに１００℃で１時間重合反応させた。重合反応後の組成物Qに、さらにメタクリル酸グリシジル（ＧＭＡ）を７重量部、トリエチルアミンを０．４重量部、及び、ハイドロキノンを０．２重量部添加し、１００℃で５時間攪拌し、共重合樹脂溶液（固形分５０％）が得られた。
【０１５３】
次に、実施例１で得られた光学素子の複屈折層上に硬化性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布、乾燥し、塗布膜を形成した。硬化性樹脂組成物の塗布膜から１００μｍの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて、ブラックマトリックス上のスペーサの形成領域のみに紫外線を１０秒間照射した。次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、硬化性樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を２００℃の雰囲気中に３０分間放置することにより加熱処理を施して、上端部直径が３０μｍで高さが３．２μｍの円柱形状のスペーサ（円柱状スペーサ）を形成した。そして、円柱状スペーサが形成された前記光学素子の複屈折層上にポリイミドよりなる配向膜を形成した。
【０１５４】
さらに、円柱状スペーサと配向膜を形成した光学素子と、ＴＦＴを形成したガラス基板とを円柱状スペーサを介して対面させ、エポキシ樹脂をシール材として用いて光学素子とガラス基板の周囲位置で光学素子とガラス基板の隙間をシールし、１５０℃で０．３ｋｇ／ｃｍ2の圧力をかけて接合してセル組みし、対面する光学素子とガラス基板の間に形成された空間部に、液晶層を構成する駆動用液晶としての液晶（ＺＬＩ４７９２，メルク社製）を封入して、液晶セルを作製した。
【０１５５】
[光学素子の良否の測定]
光学素子の良否の測定は、液晶セルの厚さ方向から、加重４ｋｇｆの力を１０秒間かけ、その後加重を開放し、６０秒後に液晶セルの画面を白表示させて表示ムラの発生状態を確認することで実施された。画面における表示ムラの確認は、目視にて行った。
【０１５６】
＜光学素子の良否の評価＞
液晶セルの良否は、次のように評価された。
良        画面の全表示領域のうち認められる表示ムラは５０％未満の領域に抑えられた。
不良      画面の全表示領域のうち５０％以上の領域に表示ムラが生じた。
【０１５７】
実施例２
重合後加熱処理の温度を１９０℃とした以外は、実施例１と同様にして光学素子を得て、その光学素子の光学特性について実施例１と同様にして評価し、結果を表１に示した。
【０１５８】
実施例３.
重合後加熱処理の温度を１６０℃とした以外は、実施例１と同様にして光学素子を得て、その光学素子の光学特性について実施例１と同様にして評価し、結果を表１に示した。
【０１５９】
実施例４.
液晶組成液として、次に示すようにして得られた組成物Ｂを溶媒（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））に溶解して、組成物Ｂの濃度を２０重量％に調整したものが用いられた以外は、実施例３と同様にして光学素子を得て、その光学素子の光学特性について実施例１と同様にして評価し、結果を表１に示した。
【０１６０】
組成物Ｂは、上記組成物Ａと、６官能性アクリレートモノマーであるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ダイセルサイテッ株式会社製、ＤＰＨＡ)を混合して下記組成の組成物として得られた。
【０１６１】
組成物Ｂの組成
組成物Ａ                                      ８０重量％
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート      ２０重量％
【０１６２】
比較例１．
重合後加熱処理を行わなかったほかは、実施例１と同様にして光学素子を得て、その光学素子の光学特性について実施例１と同様にして評価し、結果を表１に示した。
【０１６３】
比較例２.
重合後加熱処理の温度を１００℃とした以外は、実施例１と同様にして光学素子を得て、その光学素子の光学特性について実施例１と同様にして評価し、結果を表１に示した。
【０１６４】
比較例３.
重合後加熱処理の温度を１４０℃とした以外は、実施例１と同様にして光学素子を得て、その光学素子の光学特性について実施例１と同様にして評価し、結果を表１に示した。
【０１６５】
【表１】
2008096863.tif 000011
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】本発明の光学素子の断面構造を説明する概略断面図である。
【図２】本発明において着色層を備える光学素子を説明する概略平面図である。
【図３】図２におけるＩＩ−ＩＩ断面を説明するための概略断面図である。
【図４】本発明の光学素子を組み込んだ液晶セル、液晶表示装置を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
【０１６７】
１  光学素子
２  基材
４  複屈折層
１３  着色層
１５  ブラックマトリクス
１６，１７，１８  色パターン
４５  液晶セル
５０  液晶表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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