(57)【要約】【課題】高品位な表示を確実に実現することができるコレステリック規則性の位相差光学素子及びこの位相差光学素子を用いた液晶表示装置を提供する。【解決手段】位相差光学素子１０は、プレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、該コレステリック規則性の液晶分子構造に基づく選択反射波長が３６０ｎｍ以下とされた位相差層１２を有する構成とした。【選択図】      図１
2004163523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、該コレステリック規則性の液晶分子構造に基づく選択反射波長が３６０ｎｍ以下とされた少なくとも１層の位相差層を含んでなる
ことを特徴とする位相差光学素子。
【請求項２】
プレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、該コレステリック規則性の液晶分子構造に基づく選択反射波長が３６０ｎｍ以下とされた第１及び第２の位相差層を含んでなり、且つ、前記第１の位相差層の液晶分子のねじれ方向と前記第２の前記位相差層の液晶分子のねじれ方向とが逆方向であるように構成された
ことを特徴とする位相差光学素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の位相差光学素子が液晶セルの厚さ方向の少なくとも一方の側に配置された
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の位相差光学素子が少なくとも液晶セルとバックライトの間に配置された
ことを特徴とする透過型液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の位相差光学素子が少なくとも前記液晶セルの被観察面側に配置された
ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相差光学素子及びこの位相差光学素子を用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置等には、様々な目的で位相差光学素子が備えられることがある。
【０００３】
例えば、液晶セルは厚さ方向の屈折率と面方向の屈折率とが異なり、法線から傾斜した方向の入射光に位相差を生じさせるため、液晶表示装置は、正面から観察される画像に対し、法線から傾斜した方向から観察される画像の表示品位が悪化しやすい視角依存性の問題を有している。この視角依存性を改善するために、複屈折性を有する位相差光学素子を液晶セルと偏光層との間に配設して光学補償を行い、表示品位を改善した液晶表示装置が知られている。
【０００４】
近年、様々な目的で多様な特性の位相差光学素子が要望されるようになってきており、その一例として光学補償等のために負のＣプレートの特性を有する位相差光学素子が用いられることがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このような、負のＣプレートの特性を有する位相差光学素子の一つとして、コレステリック液晶を固化してなる位相差光学素子が用いられることがある。コレステリック液晶は特定の選択反射波長の円偏光を反射する性質を有し、選択反射波長が可視領域であると、画像が不適切に着色されることがあるため、選択反射波長を（可視領域外の）４００ｎｍ以下として着色を防止するようにしたコレステリック規則性の位相差光学素子が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
又、補償効果のばらつきを抑えるために選択反射波長が可視領域外であり、透過する円偏光の左右が逆転するコレステリック液晶層を積層した光学素子が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特表平１０−５０６４７９号公報（第７−８頁）
【特許文献２】
特開平３−６７２１９号公報
【特許文献３】
特開平２００２−１８２２１２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コレステリック規則性の位相差光学素子を例えば液晶表示装置に用いた場合、該位相差光学素子の選択反射波長が４００ｎｍ付近であると（４００ｎｍ以下であっても）、光学素子の反射光に青紫色の模様が発現し、液晶表示装置の表示品位が低下することがあった。
【０００９】
本発明は、この問題点に鑑みてなされたものであり、高品位な表示を確実に実現することができるコレステリック規則性の位相差光学素子及びこの位相差光学素子を用いた液晶表示装置を提供することをその課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
発明者は、青紫色の模様の発生原因について鋭意検討した結果、青紫色の模様は、位相差層の膜厚分布に起因するニュートンリングであり、選択反射波長が４００ｎｍに近い場合（４００ｎｍ以下であっても）、青紫色の可視光の一部が位相差層界面で多重反射され、位相差光学素子の膜厚のむらを青紫色の模様として表示していることを見出した。何故、選択反射波長が非可視光領域であるのに青紫色が見えるのか、その原因は明らかではないが、コレステリック規則性の位相差層内を光が多重反射する際に波長シフトが起きたり、又は特殊なブルー層が部分的に存在している等の原因が考えられる。
【００１１】
この青紫色の模様の発生を防止すべく発明者が更に鋭意検討した結果、位相差光学素子の選択反射波長を３６０ｎｍ以下、より好ましくは３２０ｎｍ以下とすれば、青紫色の模様の発生を確実に防止できることを見出した。
【００１２】
即ち、本発明は、プレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、該コレステリック規則性の液晶分子構造に基づく選択反射波長が３６０ｎｍ以下とされた少なくとも１層の位相差層を含んでなることを特徴とする位相差光学素子により、上記課題を解決したものである。
【００１３】
又、本発明は、プレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、該コレステリック規則性の液晶分子構造に基づく選択反射波長が３６０ｎｍ以下とされた第１及び第２の位相差層を含んでなり、且つ、前記第１の位相差層の液晶分子のねじれ方向と前記第２の前記位相差層の液晶分子のねじれ方向とが逆方向であるように構成されたことを特徴とする位相差光学素子により、上記課題を解決したものである。
【００１４】
又、本発明は、上記のいずれかに記載の位相差光学素子を液晶セルの厚さ方向の少なくとも一方の側に配置したことを特徴とする液晶表示装置により、上記課題を解決したものである。
【００１５】
又、本発明は、上記のいずれかに記載の位相差光学素子を少なくとも液晶セルとバックライトの間に配置したことを特徴とする透過型液晶表示装置により、上記課題を解決したものである。
【００１６】
又、本発明は、上記のいずれかに記載の位相差光学素子を少なくとも前記液晶セルの被観察面側に配置したことを特徴とする反射型液晶表示により、上記課題を解決したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１に示されるように、本発明の実施の形態の例に係る位相差光学素子１０は、プレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、該コレステリック規則性の液晶分子構造に基づく選択反射波長が３６０ｎｍ以下とされた位相差層１２を含む構成とされている。
【００１９】
尚、「液晶分子」という用語は、一般的には液体の流動性と結晶の異方性とを兼ね備えた分子という意義で用いられるが、本明細書においては、流動性を有する状態で有していた異方性を保持しつつ固化された分子についても便宜上、「液晶分子」という用語を用いることとする。
【００２０】
又、位相差層１２は厚さ方向の２つの表面１２Ａ、１２Ｂのうち、一方の表面１２Ａの全範囲における液晶分子のダイレクターの方向が実質的に一致し、他方の表面１２Ｂの全範囲における液晶分子のダイレクターの方向も実質的に一致している。
【００２１】
ここで「実質的に一致」とは、液晶分子の頭と尻とを光学的に区別できないので１８０°ずれている場合、即ち液晶分子の頭と尻とが同一方向である場合も含むことを意味する。表面１２Ａ、１２Ｂ間での液晶分子のダイレクターの方向が実質的に一致する、あるいは平行という場合も同様である。
【００２２】
位相差層１２は、コレステリック規則性を有しているので、液晶のプレーナー配列のヘリカル軸１２Ｃに沿って入射した自然光の右旋及び左旋の２つの円偏光のうちの一方を選択的に反射する性質を有している。
【００２３】
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のねじれ方向を適宜選択すると、該旋回方向と同一のねじれ方向を持つ円偏光が選択的に反射される。
【００２４】
この場合の最大旋光偏光光散乱は、次の（１）式の選択波長λ０で生じる。
【００２５】
λ０＝ｎａｖ・ｐ          …（１）
ｐは液晶分子の螺旋構造におけるヘリカルピッチ、ｎａｖはヘリカル軸１２Ｃに直交する平面内の平均屈折率である。
【００２６】
Δλ＝Δｎ・ｐ            …（２）
Δλは波長バンド幅、Δｎは複屈折値である。
【００２７】
即ち、コレステリック規則性を有する位相差光学素子は、選択波長λ０を中心とした波長バンド幅Δλの範囲（波長帯域）の光の右旋又は左旋の円偏光成分の一方を反射し、他方の円偏光成分及び他の波長領域の光（無偏光）を透過させる。例えば、液晶分子の螺旋が右旋であれば右旋の円偏光が反射され、液晶分子の螺旋が左旋であれば左旋の円偏光が反射される。尚、反射された右旋又は左旋の円偏光は、通常の反射と異なり、位相が反転することなくそのまま反射される。
【００２８】
可視光線の波長領域は約４００〜８００ｎｍであるので、選択反射波長が３６０ｎｍ以下の範囲であるように位相差層１２を構成することにより、波長バンド幅Δλの範囲を４００ｎｍ以下とすることができ、これにより可視光線の反射による着色を防止することができる。
【００２９】
又、位相差層１２は、プレーナ配向されたコレステリック規則性を有しているので負のＣプレートとして機能し、ヘリカル軸１２Ｃに対して斜めに入射する入射光には位相差が生じるので、ヘリカル軸１２Ｃから傾斜した方向の楕円偏光を直線偏光にすることが可能である。一方、ヘリカル軸１２Ｃの方向に透過する直線偏光は位相差が生じることなく、直線偏光としてそのまま透過する。即ち、液晶表示装置の視角依存性の改善等が可能な光学補償の機能を有している。
【００３０】
更に、位相差層１２は、紫外線の一部を選択反射する紫外線フィルターとして機能するので、例えば液晶表示装置に用いれば、紫外線による液晶セル内の液晶の変質を抑えることができる。
【００３１】
このように、位相差光学素子１０は、不適切な着色を発生させることがなく、更に光学補償機能及び紫外線反射機能を兼ね備えており、高品位な表示を確実に実現することができ、且つ、低コストである。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態の第２例について説明する。
【００３３】
本実施の形態の第２例に係る位相差光学素子２０は、図２に示されるように前記位相差光学素子１０の位相差層１２を第１の位相差光学素子として、更にプレーナー配向されたコレステリック規則性の液晶分子構造を有し、該コレステリック規則性の液晶分子構造に基づく選択反射波長が３６０ｎｍ以下とされた第２の位相差層２２を積層したものである。
【００３４】
第２の位相差層２２は、第１の位相差層２２と選択反射波長帯域が同等であり、且つ、第１の位相差層１２に対し液晶分子のねじれ方向が逆方向であるように構成されている。
【００３５】
位相差光学素子２０は、第１の位相差層１２が、コレステリック構造のヘリカル軸に沿って入射する選択反射波長帯域の右旋及び左旋の２つの円偏光のうちの一方を選択的に反射し、第２の位相差層２２が他方を選択的に反射するので、一方だけを反射する前記位相差光学素子１０よりも、紫外線の入射を低減する効果が大きい。
【００３６】
特に、バックライトから液晶セルへの紫外線の入射を低減する場合、前記位相差光学素子１０よりも紫外線の入射を低減する効果が大きい。この効果について更に詳細に説明すると、例えば、選択反射波長帯域の右旋の紫外線（円偏光）だけを反射する位相差光学素子をバックライトと液晶セルの間に配設すると、左旋の紫外線（円偏光）は液晶セルに入射し、右旋の紫外線（円偏光）はバックライトに向けて反射される。この位相差光学素子における反射では位相反転は起こらず右旋の紫外線（円偏光）としてバックライトに向かうが、バックライトで再反射されることにより左旋の紫外線（円偏光）となって再び位相差光学素子に向かう。左旋の紫外線（円偏光）は位相差光学素子を透過するので液晶セルに入射する。尚、反射を繰返すうちに、一部は減衰する。即ち、一端反射された紫外線（円偏光）であっても、再度反射されることにより旋光方向が反転して一部が液晶セルに入射してしまうことになる。
【００３７】
これに対して、右旋及び左旋の両方の紫外線（円偏光）を反射する位相差光学素子２０をバックライトと液晶セルとの間に配設すれば、バックライトから照射される右旋及び左旋の両方の紫外線（円偏光）がいずれも反射され、これらの反射光がバックライトで再度反射されて位相が逆転し、再び位相差光学素子２０に向かっても前記と同様にいずれも反射される。従って、液晶セルへの紫外線の入射を大幅に低減することができる。
【００３８】
尚、上記実施の形態の第１例及び第２例のいずれにおいても、選択反射波長帯域が（３６０ｎｍ以下の範囲で）異なる他のコレステリック規則性の位相差光学素子を更に積層することにより、一層広い波長帯域の紫外線の入射を制限することが可能である。
【００３９】
次に、前記位相差光学素子１０（２０）を透過型液晶表示装置に適用した実施の形態の第３例について説明する。
【００４０】
本実施の形態の第３例に係る透過型液晶表示装置３０は、図３に示されるように、液晶セル３２の厚さ方向の両側に前記位相差光学素子１０（２０）を配設したものである。具体的には、位相差光学素子１０（２０）を液晶セル３２とバックライト３４との間に配置すると共に液晶セル３２の被観察面側にも配置したものである。尚、図中の符号３６Ａ及び３６Ｂはクロスニコル状に配置された一対の偏光子である。
【００４１】
このように、膜厚のむらの模様の発生を防止した位相差光学素子１０（２０）で適切な光学補償がなされるので、透過型液晶表示装置３０は表示品位が高い。
【００４２】
又、位相差光学素子１０（２０）がバックライト３４から液晶セル３２への紫外線の入射を低減するので、透過型液晶表示装置３０は液晶セル３２内の液晶が変質しにくく耐久性に優れ、信頼性が高い。更に、位相差光学素子１０（２０）が液晶セル３２の被観察面側にも配置されているので、被観察面側から液晶セル３２に入射する室内の蛍光灯等の照明、太陽光等の紫外線も低減できる。
【００４３】
又、位相差光学素子１０（２０）が光学補償等のための位相シフトの機能と共に紫外線を低減する機能を兼ね備えているので、液晶表示装置３０は部品点数が少なく、コンパクトで低コストである。
【００４４】
尚、本実施の形態の第３例において、位相差光学素子１０（２０）は液晶セル３２の両側に配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、光学補償の態様により、位相差光学素子を液晶セル３２の片側に配設してもよい。
【００４５】
次に、前記位相差光学素子１０（２０）を反射型液晶表示装置に適用した実施の形態の第４例について説明する。
【００４６】
本実施の形態の第４例に係る反射型液晶表示装置４０は、図４に示されるように、液晶セル４２の被観察面側に位相差光学素子１０（２０）を配置したものである。尚、図中の符号４４は偏光子である。
【００４７】
膜厚のむらの模様の発生を防止した位相差光学素子１０（２０）で適切な光学補償がなされるので、反射型液晶表示装置４０も表示品位が高い。又、位相差光学素子１０（２０）が、液晶セル４２の被観察面側から入射する室内の室内照明、太陽光等の紫外線を低減するので、反射型液晶表示装置４０も液晶セル４２内の液晶が変質しにくく耐久性に優れ、信頼性が高い。
【００４８】
尚、本実施の形態の第４例において、位相差光学素子１０（２０）は液晶セル４２の片側（被観察面側）に配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、光学補償の態様により、位相差光学素子を液晶セル４２の両側に配設してもよい。
【００４９】
次に、位相差層１０及び２０の材料及び製造方法について説明する。
【００５０】
位相差層１０及び２０は、材料として液晶性モノマー又は液晶性オリゴマーを用いて３次元架橋したり、材料として液晶ポリマーを用いてガラス状態に固化することにより製造することができる。
【００５１】
ここで、３次元架橋とは、重合性モノマー又はオリゴマー分子が互いに３次元的に重合し網目（ネットワーク）構造になっていることを意味する。このような状態になっていると、液晶分子をコレステリック構造の状態に保持したままで光学的に固定し、常温で安定したフィルム状の光学膜として構成することができるので、取扱性を向上させることができる。
【００５２】
まず、位相差層の材料として液晶性モノマー又は液晶性オリゴマーを用いる場合について説明する。
【００５３】
重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）は、溶媒に溶かしたコーティング液としてもよいが、この場合は、紫外線や電子線照射を照射して３次元架橋させる前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。
【００５４】
又、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）を所定の温度で液晶相にするとネマチック状態になり、これに任意のカイラル剤を添加すれば、カイラルネマチック液晶（コレステリック液晶）となる。
【００５５】
尚、カイラル剤は、分子構造が鏡像対称である２種類が存在し、これら２種類のカイラル剤を選択的に添加することにより、右旋、左旋のコレステリック構造を任意に創出することができる。
【００５６】
又、カイラル剤の種類を変えてカイラルパワーを変えるか、あるいは、カイラル剤の濃度を変化させることにより、コレステリック液晶の選択反射波長帯域を調整することができる。
【００５７】
この実施の形態の例では、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子に、カイラル剤を数％〜１０％程度入れる。
【００５８】
３次元架橋可能なモノマー分子としては、例えば特開平７−２５８６３８号公報や特表平１０−５０８８８２号公報で開示されているような、液晶性モノマー及びキラル化合物の混合物がある。より具体的な例を示すと、例えば一般化学式（１）〜（１１）に示されるような液晶性モノマーを用いることができる。尚、一般化学式（１１）で示される液晶性モノマーの場合、Ｘは２〜５（整数）であることが望ましい。
【００５９】
【化１】
2004163523.tif 000003
【００６０】
【化２】
2004163523.tif 000004
【００６１】
【化３】
2004163523.tif 000005
【００６２】
【化４】
2004163523.tif 000006
【００６３】
【化５】
2004163523.tif 000007
【００６４】
【化６】
2004163523.tif 000008
【００６５】
【化７】
2004163523.tif 000009
【００６６】
【化８】
2004163523.tif 000010
【００６７】
【化９】
2004163523.tif 000011
【００６８】
【化１０】
2004163523.tif 000012
【００６９】
【化１１】
2004163523.tif 000013
【００７０】
又、カイラル剤としては、例えば一般化学式（１２）〜（１４）に示されるようなカイラル剤を用いることができる。尚、一般化学式（１２）、（１３）で示されるカイラル剤の場合、Ｘは２〜１２（整数）であることが望ましく、又、一般化学式（１４）で示されるカイラル剤の場合、Ｘが２〜５（整数）であることが望ましい。
【００７１】
【化１２】
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【００７２】
【化１３】
2004163523.tif 000015
【００７３】
【化１４】
2004163523.tif 000016
【００７４】
又、オリゴマー分子を用いる場合は、特開昭５７−１６５４８０号公報で開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキ酸化合物等が望ましい。
【００７５】
まず、図５（Ａ）に示されるように、ガラス基板５０上に配向膜５２を形成しておき、その上に、図５（Ｂ）に示されるように、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）５４をコーティングし、配向膜５２の配向規制力によって配向（このとき、コーティングされた重合性モノマー分子等は液晶層を構成する）させる。
【００７６】
次に、この配向状態のままで、図５（Ｃ）に示されるように、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）５４を、予め添加しておいた光開始材と外部から照射した紫外線Ｕ．Ｖによって重合を開始させるか、又は電子線ＥＢで直接重合を開始させることにより、３次元架橋（ポリマー化）して、上記のような一層の位相差層１２を得る。これにより、一層構造の位相差光学素子１０が完成する。
【００７７】
尚、配向膜５４の配向規制力の方向を同配向膜５４の膜上の全範囲で実質的に一致させておけば、これと接触する側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、該面内で実質的に一致させることができる。このように表面における液晶分子のダイレクターの方向を、該面内で実質的に一致させることで液晶表示装置に適用した場合の表示品位を向上させることができる。
【００７８】
又、配向膜５２から離間している側の表面における液晶分子のダイレクターを実質的に一致させるためには、均一な膜厚で重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）５４をコーティングすればよいが、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示されるように、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）５４を配向膜５２上にコーティングした後、３次元架橋の前に、コーティングされた重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）５４における配向膜５２から離間している側の表面に第２の配向膜５２Ａを重ねることにより、一層確実に液晶分子のダイレクターの方向を実質的に一致させることができる。
【００７９】
この状態で図５（Ｃ）におけると同様に、紫外線Ｕ．Ｖ又は電子線ＥＢの照射により配向膜５２と第２の配向膜５２Ａとの間で重合性モノマー分子（重合性オリゴマー分子）５０を３次元架橋させることにより、位相差層１２が形成される。尚、第２の配向膜５２Ａは、紫外線又は電子線照射の後に、位相差層１２から剥離してもよい。
【００８０】
配向膜５２及び／又は第２の配向膜５２Ａは、従来知られている方法で作成する。例えば、前述のようにガラス基板５０上にポリイミドを成膜し、ラビングする方法、ガラス基板５０上に光配向膜となる高分子化合物を成膜し、偏光ＵＶ（紫外線）を照射する方法、延伸したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等を用いる。
【００８１】
又、位相差層１２の２つの表面１２Ａ、１２Ｂにおける液晶分子のダイレクターの方向を平行にする場合は、図７に示されるように、螺旋ピッチｐ×０．５×整数倍の均一な膜厚とすればよい。尚、第２の配向膜５２Ａを用いる場合は、その配向規制力の方向が配向膜５２の配向規制力の方向と一致するように第２の配向膜５２Ａを配置する。このように両面における液晶分子のダイレクターの方向を平行とすことにより、液晶表示装置に適用した場合の表示品位を一層向上させることができる。
【００８２】
次に、位相差層１２を第１の位相差層として、第２の位相差層２２を積層し、２層構造の位相差光学素子２０とする工程について説明する。
【００８３】
まず、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、上記と同様にしてガラス基板５０の上に、配向膜５２、第１の位相差層１２をこの順で積層する。
【００８４】
次に、コレステリック構造のねじれ方向が前記重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）５４と逆である重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）５６を別途用意して図８（Ｄ）に示されるように、第１の位相差層１２の上に直接コーティングし、該コーティングした液晶の厚さ方向の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記３次元架橋させた第１の位相差層１２の表面の配向規制力によって規制する。この状態で、図８（Ｅ）に示されるように、前述と同様の紫外線照射又は電子線単独照射によってコーティングした液晶を３次元架橋させて固化させ、第２の位相差層２２を形成し、２層構成の位相差光学素子２０を得る。３層以上の多層構造とする場合は、同様の工程を繰返せばよい。
【００８５】
尚、第１の位相差層１２の上に配向膜を形成し、この上に重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）５６をコーティングし、配向膜の配向規制力により配向した状態で３次元架橋させて固化させてもよい。又、第２の位相差層２２を３次元架橋して固化させる際に、前述と同様に第２の配向膜を用いて、第２の位相差層２２における第１の位相差層１２と反対側の表面の液晶分子のダイレクターの方向を該面内で実質的に一致させるようにしてもよい。第３以降の位相差光学素子を積層する場合についても同様である。
【００８６】
又、前述と同様に、第２の位相差層２２の厚さを、図７に示されるように、液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチの０．５×整数倍とすることによって、確実に第１、第２の位相差層１２、２２の両側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を実質的に平行にすることができる。
【００８７】
次に、位相差層の材料としてポリマー（高分子）液晶を用いて位相差層２２を製造する工程について説明する。
【００８８】
液晶ポリマーとしては、液晶ポリマーそれ自体にカイラル能を有しているコレステリック液晶ポリマーそのものを用いてもよいし、ネマチック系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーの混合物を用いてもよい。
【００８９】
コレステリック規則性に起因する選択反射波長帯域を調整するためには、コレステリック液晶ポリマー分子の場合は、液晶分子中のカイラルパワーを公知の方法で調整すればよい。又、ネマチック系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーの混合物を用いる場合は、その混合比を調整すればよい。
【００９０】
このような液晶ポリマーは、温度によって状態が変わり、例えばガラス転移温度が９０℃、アイソトロピック転移温度が２００℃である場合は、９０℃〜２００℃の間でコレステリック液晶状態を呈し、これを室温まで冷却すればコレステリック規則性を保持したままガラス状態で固化させることができる。
【００９１】
具体的には、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖及び側鎖の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶や、例えば、特開平９−１３３８１０号公報で開示されているような液晶性高分子、特開平１１−２９３２５２号公報で開示されているような液晶性高分子を用いることができる。
【００９２】
まず、前述と同様、図８（Ａ）に示されるように、ガラス基板５０上に配向膜５２を形成しておく。
【００９３】
次に、図８（Ｂ）に示されるように、配向膜５２上に、前記重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）５４に代えて液晶ポリマーをコーティングして、配向膜５２の配向規制力によって液晶分子を配向させる（このとき液晶層が形成される）。
【００９４】
次に、図８（Ｃ）に示されるＵＶ（紫外線）、ＥＢ（電子線）の照射に代えて、液晶ポリマーを冷却して液晶分子をガラス状態に固化させれば、位相差層１２が形成され、一層構造の位相差光学素子１０が得られる。
【００９５】
尚、前記液晶ポリマーは、予め液晶ポリマーを溶媒に溶かしておいてコーティング液としてもよいが、この場合は冷却前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。
【００９６】
又、液晶ポリマーを用いて第２の位相差層２２を積層する場合は、コレステリック構造のねじれ方向が第１の位相差層１２と逆である液晶ポリマーを別途用意し、図８（Ｄ）における前記重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）５６に代えて第１の位相差層１２の上にコーティングし、図８（Ｅ）のＵＶ、ＥＢの照射に代えて室温まで冷却することにより、ガラス状態として固化させればよい。他の工程は材料を除いて図７に示される工程と同様である。
【００９７】
【実施例】
実施例１：モノマー分子を用いて一層構造の位相差光学素子を製造した。
【００９８】
両端末に重合可能なアクリレートを有し、中央部のメソゲンと前記アクリレートとの間にスペーサーを有するネマチックアイソトロピッチ転移温度が１１０℃であるモノマー分子９０部と、両端末に重合可能なアクリレートを有するカイラル剤分子６部を、トルエン溶液に溶解させてカイラルネマチック（コレステリック）液晶とし、光開始剤を前記モノマー分子に対して５重量％添加した。なお、上記カイラルネマチック液晶は、配向膜上で、そのラビング方向±５度の範囲にダイレクターが揃うことを確認している。
【００９９】
一方、透明なガラス基板上に溶媒に溶かしたポリイミドをスピンコーティングでコーティングし、乾燥後、２００℃で製膜（膜厚０．１μｍ）し、一定方向にラビングして配向膜として機能するようにした。
【０１００】
前記配向膜付きガラス基板を、スピンコーターにセットし、前記モノマー分子等を溶解したトルエン溶液をできるだけ膜厚が一定になるような条件でスピンコーティングした。
【０１０１】
次に、８０℃でトルエンを蒸発させ、更に、コレステリック相を呈することを確認した。
【０１０２】
上記塗膜に紫外線を照射して、光開始剤から発生するラジカルによって、モノマー分子のアクリレートを３次元架橋してポリマー化し、一層構造の位相差光学素子１０を得た。膜厚は２μｍ±１．５％だった。分光光度計で測定したところ、選択反射帯域の中心波長は３６０ｎｍだった。この位相差光学素子１０の法線に対して５°の角度で光線を入反射させたところ、図９に示されるように、可視光の反射率は約１０％で着色は視認されなかった。尚、波長が３６０ｎｍの紫外線の反射率は約４４％だった。又、図１０に示されるように、正面方向への出射光には位相差が発生せず、出射角が大きい程、大きな位相差となる傾向があった。
【０１０３】
実施例２：モノマー分子を用いて二層構造の位相差光学素子を製造した。
【０１０４】
実施例１で作製した位相差光学素子１０を第１の位相差光学素子として、その配向膜と反対側の表面に、実施例１に対し分子構造が鏡像対称である光学異性の６部のカイラル剤分子を含む液晶モノマーのトルエン溶液を前回よりは速い回転数でスピンコーティングした。
【０１０５】
次に、８０℃でトルエンを蒸発させ、更に、コレステリック相を呈することを確認した。
【０１０６】
上記塗膜に紫外線を照射して、光開始剤から発生するラジカルによって、モノマー分子のアクリレートを３次元架橋してポリマー化して、第２の位相差層２２を形成し、二層構造の位相差光学素子２０を得た。このときの総膜厚は４．０μｍ±１．５％だった。分光光度計で測定したところ、第２の位相差光学素子の選択反射帯域の中心波長は３６０ｎｍ付近だった。この位相差光学素子２０に波長が３６０ｎｍの紫外線を、法線に対して５°の角度で入反射させたところ、最大反射率は約８８％だった。又、実施例１と同様に、正面方向への出射光には位相差が発生せず、出射角が大きい程、大きな位相差（実施例１の約２倍）となる傾向があった。
【０１０７】
実施例３：モノマー分子を用いて一層構造の位相差光学素子を製造した。
【０１０８】
両端末に重合可能なアクリレートを有し、中央部のメソゲンと前記アクリレートとの間にスペーサーを有するネマチックアイソトロピッチ転移温度が１１０℃であるモノマー分子９０部と、両端末に重合可能なアクリレートを有するカイラル剤分子１２部を、トルエン溶液に溶解させてカイラルネマチック（コレステリック）液晶とし、光開始剤を前記モノマー分子に対して５重量％添加した。なお、上記カイラルネマチック液晶は、配向膜上で、そのラビング方向±５度の範囲にダイレクターが揃うことを確認している。
【０１０９】
一方、透明なガラス基板上に溶媒に溶かしたポリイミドをスピンコーティングでコーティングし、乾燥後、２００℃で製膜（膜厚０．１μｍ）し、一定方向にラビングして配向膜として機能するようにした。
【０１１０】
前記配向膜付きガラス基板を、スピンコーターにセットし、前記モノマー分子等を溶解したトルエン溶液をできるだけ膜厚が一定になるような条件でスピンコーティングした。
【０１１１】
次に、８０℃でトルエンを蒸発させ、更に、コレステリック相を呈することを確認した。
【０１１２】
上記塗膜に紫外線を照射して、光開始剤から発生するラジカルによって、モノマー分子のアクリレートを３次元架橋してポリマー化し、一層構造の位相差光学素子１０を得た。このときの膜厚は２μｍ±１．５％だった。分光光度計で測定したところ、選択反射帯域の中心波長は３２０ｎｍだった。この位相差光学素子１０の法線に対して５°の角度で光線を入反射させたところ、図１１に示されるように、可視光の反射率は約１０％で着色は視認されなかった。尚、波長が３２０ｎｍの紫外線の反射率は約３２％だった。又、図１２に示されるように、正面方向への出射光には位相差が発生せず、出射角が大きい程、大きな位相差となる傾向があった。
【０１１３】
実施例４：Ａプレートの上に実施例３の位相差光学素子１０を積層した。図１３に示されるように、反射率が最大となる波長は３０５ｎｍ付近になった。一方、可視光の反射率は実施例３と同様に約１０％で着色は視認されなかった。又、図１４に示されるように、正面方向への出射光にも位相差が生じ、出射角が大きい程、更に大きな位相差が生じる傾向となった。
【０１１４】
比較例１：液晶ポリマーを用いて一層構造の位相差光学素子を製造した。
【０１１５】
ガラス転移温度が８０℃で、アイソトロピック転移温度が２００℃であるアクリル系の側鎖型液晶ポリマーを、トルエン溶液に溶解させた。なお、上記高分子コレステリック液晶は、配向膜上で、そのラビング方向±５度の範囲にダイレクターが揃うことを確認している。
【０１１６】
一方、透明なガラス基板上に溶媒に溶かしたポリイミドをスピンコーティングでコーティングし、乾燥後、２００℃で製膜（膜厚０．１μｍ）し、ラビングして配向膜として機能するようにした。
【０１１７】
前記配向膜付きガラス基板上を、スピンコーターにセットし、前記液晶ポリマーを溶解したトルエン溶液をできるだけ膜厚が一定になるような条件でスピンコーティングした。
【０１１８】
次に、９０℃でトルエンを蒸発させ、更に、上記塗膜を１５０℃で１０分間保持し、コレステリック層を呈することを確認した後、室温まで冷却して液晶ポリマーを固化し、一層構造の位相差光学素子１０を得た。このときの膜厚は２μｍ±１．５％だった。分光光度計で測定したところ、図１５に示されるように選択反射帯域の中心波長は４０５ｎｍだった。この位相差光学素子１０に波長が４００ｎｍに近い紫外線を、法線に対して５°の角度で入反射させたところ、反射率は約４０％で青紫色の着色が視認された。又、図１６に示されるように、正面方向への出射光には位相差が発生せず、出射角が大きい程、大きな位相差となる傾向があった。
【０１１９】
比較例２：透明ガラスに波長が２５０〜４５０ｎｍの紫外線及び可視光線を、法線に対して５°の角度で入反射させたところ、図１７に示されるように、反射率は波長によらず約１０％で一定であった。特定の波長の着色は視認されなかった。
【０１２０】
即ち、上記実施例１〜４に係る位相差光学素子は、可視光の反射率が透明ガラスと同レベルで着色が視認されず、且つ、光学補償が可能であり、更に液晶セルへの紫外線の入射を大幅に低減できることがわかる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、青紫色の模様の発生を防止したコレステリック規則性の位相差光学素子を用いて高品位な表示を確実に実現することが可能となるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例に係る位相差光学素子の構造を模式的に示す側断面図
【図２】本発明の実施の形態の第２例に係る位相差光学素子の構造を模式的に示す側断面図
【図３】本発明の実施の形態の第３例に係る透過型液晶表示装置の構造を模式的に示す側面図
【図４】本発明の実施の形態の第４例に係る反射型液晶表示装置の構造を模式的に示す側面図
【図５】一層構造の位相差光学素子の製造過程を示す略示断面図
【図６】コレステリック液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチと位相差光学素子表面の液晶分子のダイレクターとの関係を示す模式図
【図７】一層構造の位相差光学素子の他の製造過程を示す略示断面図
【図８】二層構造の位相差光学素子の製造過程を示す略示断面図
【図９】本発明の実施例１に係る一層構造の位相差光学素子における反射率、透過率と波長との関係を示すグラフ
【図１０】同位相差光学素子における視角と位相差との関係を示すグラフ
【図１１】本発明の実施例３に係る一層構造の位相差光学素子における反射率、透過率と波長との関係を示すグラフ
【図１２】同位相差光学素子における視角と位相差との関係を示すグラフ
【図１３】本発明の実施例４に係る一層構造の位相差光学素子における反射率、透過率と波長との関係を示すグラフ
【図１４】同位相差光学素子における視角と位相差との関係を示すグラフ
【図１５】比較例１に係る一層構造の位相差光学素子における反射率、透過率と波長との関係を示すグラフ
【図１６】同位相差光学素子における視角と位相差との関係を示すグラフ
【図１７】比較例１に係る透明ガラスにおける反射率、透過率と波長λとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
１０、２０…位相差光学素子
１２…（第１の）位相差層
２２…第２の位相差層
３０…透過型液晶表示装置
３２…液晶セル
３４…バックライト
４０…反射型液晶表示装置
４２…液晶セル
５０…ガラス基板
５２…配向膜
５２Ａ…第２の配向膜
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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