(57)【要約】　　　（修正有）【課題】光学素子として用いられる液晶層を効率的にかつ高い品質でパターニングを行うことができる方法を提供する。【解決手段】まず、液晶層１２の表面を覆うように保護層１３が形成されたパターニング用原版１０を準備する（図１（ａ）（ｂ））。次に、液晶層１２および保護層１３のうち、光学素子の外縁に対応する輪郭部分にレーザ光２１を所定の線幅で照射して除去し、輪郭線１５を形成する（図１（ｃ））。その後、液晶層１２および保護層１３のうち、光学素子の外形に対応する部分１２ａ，１３ａを残してその外周部分１２ｂ，１３ｂを支持基材１１から剥離して除去する（図１（ｄ））。最後に、光学素子の外形に対応するパターンが付与された液晶層１２ａの表面から保護層１３ａを除去し、支持基材１１上に所定のサイズの液晶層１２ａが形成された光学素子２０（図１（ｅ））を製造する。なお、保護層１３ａは溶剤に曝すことにより除去することができる。【選択図】　図１
2004021073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層と、この液晶層の表面を覆うように形成された保護層とを有するパターニング用原版を準備する工程と、
前記パターニング用原版の前記液晶層に対して前記保護層側からレーザ光を照射し、前記液晶層および前記保護層を部分的に除去することにより、前記液晶層および前記保護層に所定のパターンを付与する工程と、
前記所定のパターンが付与された前記液晶層の表面から前記保護層を除去する工程とを含むことを特徴とする、液晶層のパターニング方法。
【請求項２】
前記保護層は溶剤に溶解する可溶性材料からなり、
前記保護層を除去する工程において、前記保護層を溶剤に曝すことにより、前記所定のパターンが付与された前記液晶層の表面から前記保護層を除去することを特徴とする、請求項１記載のパターニング方法。
【請求項３】
支持基材上に第１の液晶層を形成する工程と、
前記第１の液晶層の表面を覆うように第１の保護層を形成する工程と、
前記第１の液晶層に対して前記第１の保護層側からレーザ光を照射し、前記第１の液晶層および前記第１の保護層を前記支持基材から部分的に除去することにより、前記第１の液晶層および前記第１の保護層に第１のパターンを付与する工程と、
前記第１のパターンが付与された前記第１の液晶層上の前記第１の保護層の表面、および前記支持基材のうち前記第１の液晶層および前記第１の保護層が部分的に除去されることで露出した表面を覆うように、第２の液晶層を形成する工程と、
前記第２の液晶層の表面を覆うように第２の保護層を形成する工程と、
前記第２の液晶層に対して前記第２の保護層側からレーザ光を照射し、前記第２の液晶層および前記第２の保護層を前記支持基材から部分的に除去することにより、前記第２の液晶層および前記第２の保護層に第２のパターンを付与する工程と、
前記支持基材上に形成された前記第１および第２の液晶層の表面から、前記第１および第２の保護層を、当該第１および第２の保護層上に形成された他の層とともに除去する工程とを含むことを特徴とする、液晶層のパターニング方法。
【請求項４】
支持基材上に第１の液晶層を形成する工程と、
前記第１の液晶層の表面を覆うように第１の保護層を形成する工程と、
前記第１の液晶層に対して前記第１の保護層側からレーザ光を照射し、前記第１の液晶層および前記第１の保護層を前記支持基材から部分的に除去することにより、前記第１の液晶層および前記第１の保護層に第１のパターンを付与する工程と、
前記第１のパターンが付与された前記第１の液晶層上の前記第１の保護層の表面、および前記支持基材のうち前記第１の液晶層および前記第１の保護層が部分的に除去されることで露出した表面を覆うように、第２の液晶層を形成する工程と、
前記第２の液晶層の表面を覆うように第２の保護層を形成する工程と、
前記第２の液晶層に対して前記第２の保護層側からレーザ光を照射し、前記第２の液晶層および前記第２の保護層を前記支持基材から部分的に除去することにより、前記第２の液晶層および前記第２の保護層に第２のパターンを付与する工程と、
前記第２のパターンが付与された前記第２の液晶層上の前記第２の保護層の表面、および前記支持基材のうち前記第２の液晶層および前記第２の保護層が部分的に除去されることで露出した表面を覆うように、第３の液晶層を形成する工程と、
前記第３の液晶層の表面を覆うように第３の保護層を形成する工程と、
前記支持基材上に形成された前記第１乃至第３の液晶層の表面から、前記第１乃至第３の保護層を、当該第１乃至第３の保護層上に形成された他の層とともに除去する工程とを含み、
前記第１乃至第３の液晶層はそれぞれ赤色、緑色および青色のいずれかの色を呈することを特徴とする、液晶層のパターニング方法。
【請求項５】
レーザ光の照射によりパターニングを行うことが可能な液晶層と、
前記液晶層の表面を覆うように形成された保護層であって、レーザ光の照射によりパターニングを行うことが可能であるとともに、前記液晶層の表面から容易に除去することが可能な保護層とを備えたことを特徴とするパターニング用原版。
【請求項６】
前記保護層は溶剤に溶解する可溶性材料からなることを特徴とする、請求項５記載のパターニング用原版。
【請求項７】
前記可溶性材料は水溶性であることを特徴とする、請求項６記載のパターニング用原版。
【請求項８】
前記可溶性材料はオリゴマーまたはポリマーからなることを特徴とする、請求項７記載のパターニング用原版。
【請求項９】
前記可溶性材料はポリビニルアルコールからなることを特徴とする、請求項８記載のパターニング用原版。
【請求項１０】
前記ポリビニルアルコールの重合度は５００〜６００であることを特徴とする、請求項９記載のパターニング用原版。
【請求項１１】
前記ポリビニルアルコールのけん化度は９８％以上であることを特徴とする、請求項９記載のパターニング用原版。
【請求項１２】
前記保護層の膜厚は０．５〜３０μｍであることを特徴とする、請求項５乃至１１のいずれか記載のパターニング用原版。
【請求項１３】
前記液晶層はコレステリック相であることを特徴とする、請求項５乃至１２のいずれか記載のパターニング用原版。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等のディスプレイ装置で用いられる光学素子の製造方法に係り、とりわけ、光学素子として用いられる液晶層のパターニング方法およびそれに用いられるパターニング用原版に関する。なお、本明細書中において「液晶層」という用語は、光学的に液晶の性質を有する分子からなる層という意味で用い、層の状態としては流動性のある液晶相の状態の他、オリゴマーやポリマーからなる固化された固相の状態も含む。また、その相構造としては、液晶相の持つ分子配列を保っている場合に限らず、等方性の相構造を持つ場合も含む。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液晶層を備えた光学素子として、コレステリック相構造を有する液晶層（コレステリック液晶層）を備えた偏光分離素子や偏光板、カラーフィルタ等が提案されている。また、ネマチック相構造やスメクチック相構造等を有する液晶層を備えた位相差層等も提案されている。
【０００３】
ところで、このような液晶層を備えた光学素子を製造する場合には、大型のガラス基板等の上に液晶層を形成して光学素子用原版を作製してから、任意のサイズで１つまたは複数の光学素子を製造する方法が一般的である。そして、この方法では、最終的に製造される光学素子を光学素子用原版から切り出すため、ガラス基板等の上に形成された液晶層に対して、光学素子の外形に対応する部分を残してその外周部分を除去する処理（パターニング）が行われる。また、この方法に関連して、個々の光学素子に対応する液晶層の部分に微細なパターンを形成する（例えばスルーホールを空けたり、ストライプ状の加工を施したりする）ことも行われる。
【０００４】
従来においては、このようなパターニングを行うための方法として、カッター等の切削工具を用いて液晶層を除去する方法が知られている。
【０００５】
しかしながら、このような切削工具を用いた方法では、パターニングの処理に時間がかかり、また煩雑な作業が必要になるという問題がある。また、液晶層が除去された端面でバリが出やすく、また残された液晶層がガラス基板等から剥がれやすい状態になるという問題がある。
【０００６】
このような観点から本出願人は先に、上述したようなパターニングを行うための方法として、レーザ光を用いて液晶層を部分的に除去する方法を提案している（特願２００２−０２５０９２号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなレーザ光を用いた方法では、上述したような切削工具を用いた方法における問題は解決することができるものの、レーザ光によって除去された液晶層等が塵状になり、残された液晶層上に付着してしまうという問題がある。ここで、液晶層に一度付着した加工塵は、通常の洗浄では十分に除去することができず、このような液晶層を備えた光学素子が液晶表示装置等に組み込まれて用いられる場合には、液晶表示装置等の欠陥につながるおそれがあるという問題がある。なお、当然のことながら、液晶層に対する洗浄条件を強くしていくと、加工塵が除去される程度は向上していくが、この場合には、洗浄過程で液晶層に与えられるダメージが大きくなり、液晶層を備えた光学素子の性能が著しく低下してしまうおそれがあるという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、光学素子として用いられる液晶層に対して効率的にかつ高い品質でパターニングを行うことができる、液晶層のパターニング方法およびそれに用いられるパターニング用原版を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の解決手段として、液晶層と、この液晶層の表面を覆うように形成された保護層とを有するパターニング用原版を準備する工程と、前記パターニング用原版の前記液晶層に対して前記保護層側からレーザ光を照射し、前記液晶層および前記保護層を部分的に除去することにより、前記液晶層および前記保護層に所定のパターンを付与する工程と、前記所定のパターンが付与された前記液晶層の表面から前記保護層を除去する工程とを含むことを特徴とする、液晶層のパターニング方法を提供する。
【００１０】
なお、上述した第１の解決手段において、前記保護層は溶剤に溶解する可溶性材料からなり、前記保護層を除去する工程において、前記保護層を溶剤に曝すことにより、前記所定のパターンが付与された前記液晶層の表面から前記保護層を除去することが好ましい。
【００１１】
本発明は、第２の解決手段として、支持基材上に第１の液晶層を形成する工程と、前記第１の液晶層の表面を覆うように第１の保護層を形成する工程と、前記第１の液晶層に対して前記第１の保護層側からレーザ光を照射し、前記第１の液晶層および前記第１の保護層を前記支持基材から部分的に除去することにより、前記第１の液晶層および前記第１の保護層に第１のパターンを付与する工程と、前記第１のパターンが付与された前記第１の液晶層上の前記第１の保護層の表面、および前記支持基材のうち前記第１の液晶層および前記第１の保護層が部分的に除去されることで露出した表面を覆うように、第２の液晶層を形成する工程と、前記第２の液晶層の表面を覆うように第２の保護層を形成する工程と、前記第２の液晶層に対して前記第２の保護層側からレーザ光を照射し、前記第２の液晶層および前記第２の保護層を前記支持基材から部分的に除去することにより、前記第２の液晶層および前記第２の保護層に第２のパターンを付与する工程と、前記支持基材上に形成された前記第１および第２の液晶層の表面から、前記第１および第２の保護層を、当該第１および第２の保護層上に形成された他の層とともに除去する工程とを含むことを特徴とする、液晶層のパターニング方法を提供する。
【００１２】
本発明は、第３の解決手段として、支持基材上に第１の液晶層を形成する工程と、前記第１の液晶層の表面を覆うように第１の保護層を形成する工程と、前記第１の液晶層に対して前記第１の保護層側からレーザ光を照射し、前記第１の液晶層および前記第１の保護層を前記支持基材から部分的に除去することにより、前記第１の液晶層および前記第１の保護層に第１のパターンを付与する工程と、前記第１のパターンが付与された前記第１の液晶層上の前記第１の保護層の表面、および前記支持基材のうち前記第１の液晶層および前記第１の保護層が部分的に除去されることで露出した表面を覆うように、第２の液晶層を形成する工程と、前記第２の液晶層の表面を覆うように第２の保護層を形成する工程と、前記第２の液晶層に対して前記第２の保護層側からレーザ光を照射し、前記第２の液晶層および前記第２の保護層を前記支持基材から部分的に除去することにより、前記第２の液晶層および前記第２の保護層に第２のパターンを付与する工程と、前記第２のパターンが付与された前記第２の液晶層上の前記第２の保護層の表面、および前記支持基材のうち前記第２の液晶層および前記第２の保護層が部分的に除去されることで露出した表面を覆うように、第３の液晶層を形成する工程と、前記第３の液晶層の表面を覆うように第３の保護層を形成する工程と、前記支持基材上に形成された前記第１乃至第３の液晶層の表面から、前記第１乃至第３の保護層を、当該第１乃至第３の保護層上に形成された他の層とともに除去する工程とを含み、前記第１乃至第３の液晶層はそれぞれ赤色、緑色および青色のいずれかの色を呈することを特徴とする、液晶層のパターニング方法を提供する。
【００１３】
本発明は、第４の解決手段として、レーザ光の照射によりパターニングを行うことが可能な液晶層と、前記液晶層の表面を覆うように形成された保護層であって、レーザ光の照射によりパターニングを行うことが可能であるとともに、前記液晶層の表面から容易に除去することが可能な保護層とを備えたことを特徴とするパターニング用原版を提供する。
【００１４】
なお、上述した第４の解決手段において、前記保護層は溶剤に溶解する可溶性材料からなることが好ましい。また、前記可溶性材料は水溶性であることが好ましい。特に、前記可溶性材料はオリゴマーまたはポリマーからなることが好ましく、より好ましくはポリビニルアルコールからなる。なお、前記ポリビニルアルコールの重合度は５００〜６００であることが好ましく、また前記ポリビニルアルコールのけん化度は９８％以上であることが好ましい。
【００１５】
また、上述した第４の解決手段において、前記保護層の膜厚は０．５〜３０μｍであることが好ましい。また、前記液晶層はコレステリック相であることが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、表面を覆うように保護層が形成された液晶層に対して保護層側からレーザ光を照射して液晶層に所定のパターンを付与した後、所定のパターンが付与された液晶層の表面から保護層を除去するようにしているので、レーザ光の照射により液晶層から発生する加工塵を保護層とともに効果的に除去することができ、光学素子として用いられる液晶層に対して効率的にかつ高い品質でパターニングを行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
（パターニング用原版）
まず、図２により、本発明の一実施の形態に係る液晶層のパターニング方法で用いられるパターニング用原版について説明する。
【００１９】
図２に示すように、本実施の形態に係るパターニング用原版１０は、液晶層を備えた光学素子を製造するために用いられるものであり、支持基材１１と、支持基材１１上に形成された液晶層１２と、液晶層１２の表面を覆うように形成された保護層１３とを備えている。
【００２０】
ここで、液晶層１２および保護層１３は、レーザ光の照射によりパターニングを行うことが可能なものであり、また、保護層１３は、溶剤に曝すこと等によって液晶層１２の表面から容易に除去することが可能なものである。
【００２１】
（光学素子）
このようなパターニング用原版１０により製造される光学素子としては、液晶層１２の種類に応じて種々のものが挙げられる。具体的には、液晶層１２としてコレステリック相構造を有するコレステリック液晶層を用いる場合には、偏光分離素子や偏光板、カラーフィルタ等を製造することが可能である。また、液晶層１２としてネマチック相構造やスメクチック相構造等を有する液晶層を用いる場合には、位相差層等を製造することが可能である。
【００２２】
ここで、最終的に得られる光学素子としては、支持基材１１上に液晶層１２が形成されたものの他、支持基材１１から剥離された液晶層１２単体のものを用いることができる。また、必要に応じて、液晶層１２を複数積層したり、他の光学部材（カラーフィルタや位相差板、直線偏光板等）と組み合わせて用いることも可能である。さらに、必要に応じて、液晶層１２上にハードコート層を積層してもよい。図３はこのような光学素子を製造するために用いられるパターニング用原版１０′を示す図であり、液晶層１２と保護層１３との間にハードコート層１４が形成されている。なお、ハードコート層１４は、保護層１３とはその役割が異なるものであり、液晶表示装置等に組み込まれて用いられる光学素子に高い耐久性や密着性を付与するためのものである。
【００２３】
以下、支持基材１１、液晶層１２および保護層１３の詳細について順に説明する。
【００２４】
（支持基材）
まず、支持基材１１について説明する。
支持基材１１は、液晶層１２の支持体として機能するものであり、パターニングを行う際の支持体として用いられる他、支持基材１１が液晶層１２とともに光学素子の一部として用いられる場合には、光学素子における支持体としても用いられる。このような光学素子が液晶表示装置等に組み込まれて用いられる場合には、支持基材１１は透明な素材からなることが好ましい。ただし、光学素子の用途によっては、支持基材１１が鏡面反射や拡散反射の機能を有していてもよい。なお、透明な素材としては、光学的に等方性であるものは特に制限なく用いることができるが、ガラス基板が最も適切である。これに対し、延伸フィルム等の異方性のあるフィルム基材は、光が透過するときに偏光状態を変化させてしまうので一般的には好ましくないが、フィルム基材自体が持つ位相差量を考慮した光学的な設計がなされていれば問題なく用いることができる。
【００２５】
（液晶層）
次に、液晶層１２について説明する。
液晶層１２としては、液晶の性質を有する分子からなる層であれば特に制限なく用いることができる。ただし、液晶層１２の安定性を高め、また液晶層１２上に保護層１３を形成する必要があることから、液晶層１２は流動性のないものであることが好ましい。具体的には、オリゴマーやポリマー等の重合性のある分子からなる層であることが好ましい。
【００２６】
液晶層１２の相状態は、光学素子に求められる偏光機能等により異なるが、コレステリック相やネマチック相、スメクチック相、等方相等の任意の状態をとることができる。また、液晶層１２の軸方向も、プラーナー配向や垂直配向等の任意の方向をとることができる。さらに、液晶層１２の面内で複数の相状態や軸方向をとることも可能である。
【００２７】
ここで、光学素子として円偏光分離素子を製造する場合には、液晶層１２として、コレステリック相構造を有する液晶層（コレステリック液晶層）、すなわちグランジャン配向により入射光を左右の円偏光成分に分離する機能を有する液晶層を用いることができる。このようなコレステリック液晶層としては、液晶配向性を付与する共役性の直鎖状分子を有するものを用いることができ、モノマー、オリゴマーおよびポリマーのいずれでもよい。ただし、支持基材等を用いることなく安定してフィルム状に形成するためには、オリゴマーやポリマーを用いることが好ましい。ここで、コレステリック液晶としては例えば、メソゲン基を結合した構造を有するポリエステル系やポリアミド系、ポリアクリレート系等の分子を用いることができ、必要に応じて、カイラル剤と呼ばれるキラル成分を有する化合物が混合される。なお、このようなコレステリック液晶層としては、中心選択反射波長が異なる（すなわち、螺旋ピッチが異なる）層を複数積層したものでもよく、また一層の中で螺旋ピッチを変化させたものでもよい。
【００２８】
（保護層）
次に、保護層１３について説明する。
保護層１３としては、水や有機溶剤、アルカリ溶液等の溶剤に溶解する可溶性材料からなることが好ましく、特に、アクリル系やポリイミド系、ポリビニルアルコール系等の有機系のオリゴマーまたはポリマーを用いることが好ましい。これらの材料は、流動性が低く、またベタ付くこともないので、液晶層１２上に塗布した後に搬送用のラックや加工装置等を汚染することがない。また、水や有機溶剤、アルカリ溶液等の溶剤に容易に溶解するので、レーザ光の照射により液晶層１２および保護層１３のパターニングを行った後、液晶層１２の表面から容易に除去することができる。
【００２９】
なお、保護層１３として最も適した材料はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）である。これは、ポリビニルアルコールを主体とする保護層１３が水に容易に溶解するからである。溶剤として水を用いると、保護層１３を除去する際に下層である液晶層１２に悪影響が及ぼされることがない。なお、ポリビニルアルコールは一般に、重合度とけん化度とにより、その性質が大きく支配される。本実施の形態の用途においては、保護層１３の実質的な機能自体は重合度とけん化度とに大きく左右されることはない。ただし、保護層１３を塗膜として形成する場合には、その成膜の容易さから、低重合度や高けん化度であることが好ましい。すなわち、低重合度の場合には、粘性が下がるので、保護層１３を薄膜として形成しやすくなる。また、高けん化度の場合には、水への溶解性が向上するので、塗膜用の溶液の調整がしやすく、また保護層１３の除去も容易となる。なお具体的には、低重合度としては５００〜６００、高けん化度としては９８％以上であることが好ましい。なお、このような重合度およびけん化度を有する材料としては、例えばクラレポバールＰＶＡ−１０５（クラレ製、重合度５００、けん化度９８〜９９％）、クラレポバールＰＶＡ−１０３（クラレ製、重合度３００、けん化度９８．１〜９８．７％）、ゴーセノールＮＬ−０５（日本合成化学工業製、重合度５００、けん化度９８．５％以上）、ユニチカポバールＵＦ−０５０Ｇ（ユニチカ製、重合度５００、けん化度９８．５％以上）等を用いることができる。なお、高重合度または低けん化度が必ずしも常に不適切であるということではなく、液晶層１２の材料の界面性質（例えば濡れ性）等によっては、高重合度や低けん化度の方が好ましい場合も当然あり得る。
【００３０】
また、保護層１３の膜厚は、０．５〜３０μｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは１〜５μｍの範囲である。ここで、保護層１３の膜厚が厚すぎる場合には、レーザ光を照射して保護層１３を除去するのにかかるエネルギーが大きくなるので、目的とする液晶層１２を十分に除去することができない場合がある。この場合には当然、レーザ光の出力を大きくすることにより対応することもできるが、機械的な制約も厳しくなり、安定した加工が難しくなる。また、保護層１３の膜厚が薄すぎる場合には、保護層１３としての耐性がなくなってしまったり、保護層１３のうちレーザ光の照射部位に対応する加工端面の付近が熱によって変形または変性してしまうおそれがある。
【００３１】
なお、保護層１３は、液晶層１２上に塗膜として形成する他、粘着層付きのフィルムを貼付することにより形成することも可能である。ただし、粘着層付きのフィルムを用いる場合には、所定のパターンが付与された液晶層１２から粘着層付きのフィルムを剥がすことが容易ではなく、液晶層１２自体にダメージを与える可能性がある。また、粘着層付きのフィルムの膜厚が一般的に厚くなり、液晶層１２の加工形状に悪影響を及ぼす可能性もあるので、一般的には好ましくない。
【００３２】
（パターニング方法）
次に、図１により、図２に示すパターニング用原版１０を用いて液晶層１２のパターニングを行う方法について説明する。なおここでは、液晶層１２のパターニングの一例として、液晶層１２のうち光学素子の外形に対応する部分を残してその外周部分を除去する処理を例に挙げて説明する。
【００３３】
まず、図１（ａ）（ｂ）に示すように、支持基材１１上に液晶層１２を塗膜等として形成し、さらに、液晶層１２の表面を覆うように液晶層１２上に保護層１３を塗膜等として形成することにより、パターニング用原版１０を準備する。
【００３４】
次に、図１（ｃ）（ｄ）に示すように、パターニング用原版１０の液晶層１２に対して保護層１３側からレーザ光２１を照射し、液晶層１２および保護層１３を支持基材１１から部分的に除去することにより、液晶層１２および保護層１３に所定のパターンを付与する。
【００３５】
具体的には、まず、図１（ｃ）に示すように、パターニング用原版１０の液晶層１２および保護層１３のうち、光学素子の外縁に対応する輪郭部分（除去すべき外周部分の輪郭部分）にレーザ光２１を所定の線幅で照射して除去し、輪郭線１５を形成する。このとき、レーザ光２１としては、液晶層１２および保護層１３を除去するだけの出力があれば、可視光や赤外光、紫外光等の任意の波長のものを用いることができる。また、レーザ光２１の線幅や繰り返し周波数等の加工条件は、除去される液晶層１２および保護層１３の性質により適宜設定される。
【００３６】
次に、図１（ｄ）に示すように、パターニング用原版１０の液晶層１２および保護層１３のうち、光学素子の外形に対応する部分１２ａ，１３ａを残してその外周部分１２ｂ，１３ｂを支持基材１１から剥離して除去する。なお、この場合の剥離方法としては、粘着フィルム等により、剥離されるべき液晶層１２および保護層１３の外周部分１２ｂ，１３ｂをラミネートし、粘着フィルムを基材から遠ざける方向に引き剥がすことにより剥離する方法を用いることができる。また、圧縮ガスの吹き付けにより、剥離されるべき液晶層１２および保護層１３の外周部分１２ｂ，１３ｂを吹き飛ばして剥離する方法や、ピンセット等により、剥離されるべき液晶層１２および保護層１３の外周部分１２ｂ，１３ｂをつまみ上げながら剥離する方法等を用いることができる。
【００３７】
最後に、光学素子の外形に対応するパターンが付与された液晶層１２ａの表面から保護層１３ａを除去し、図１（ｅ）に示すような、支持基材１１上に所定のサイズの液晶層１２ａが形成された光学素子２０を製造する。なお、この場合の保護層１３ａの除去方法としては、保護層１３ａが水や有機溶剤、アルカリ溶液等の溶剤に溶解する可溶性材料からなる場合には、液晶層１２ａ上の保護層１３ａを溶剤に曝すことにより除去することができる。なお、保護層１３ａを溶剤に接触させる方法には特に制限はなく、溶剤中に浸漬させる方法やスピン洗浄方法、超音波洗浄方法等を用いることができる。なお、図１（ｅ）に示す光学素子２０においては、最終的に、支持基材１１を液晶層１２ａの外形に合わせて切断したり、支持基材１１を液晶層１２ａから剥離するようにしてもよい。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、表面を覆うように保護層１３が形成された液晶層１２に対して保護層１３側からレーザ光２１を照射して液晶層１２に所定のパターンを付与した後、所定のパターンが付与された液晶層１２ａの表面から保護層１３ａを除去するようにしているので、レーザ光２１の照射により液晶層１２から発生する加工塵を保護層１３とともに効果的に除去することができ、光学素子として用いられる液晶層１２に対して効率的にかつ高い品質でパターニングを行うことができる。
【００３９】
なお、上述した実施の形態においては、図１（ｃ）（ｄ）に示すように、パターニング用原版１０の液晶層１２および保護層１３のうち、光学素子の外縁に対応する輪郭部分にレーザ光２１を照射して液晶層１２および保護層１３に輪郭線１５を形成した後、粘着フィルム等を用いた剥離方法により、光学素子の外形に対応する部分１２ａ，１３ａを残してその外周部分１２ｂ，１３ｂを支持基材１１から除去するにしているが、これに限らず、液晶層１２および保護層１３のうち除去すべき外周部分１２ｂ，１３ｂの全部をレーザ光２１の照射により除去するようにしてもよい。
【００４０】
また、上述した実施の形態においては、液晶層１２のパターニングの一例として、液晶層１２のうち光学素子の外形に対応する部分を残してその外周部分を除去する処理を例に挙げて説明したが、液晶層１２のパターニング形状はこれに限らず、図４に示すように、液晶層１２にスルーホール１６を空けたりする場合にも同様にして適用することができる。また、液晶層１２にストライプ状の加工を施したり、数μｍ程度の微細加工を施す場合にも同様にして適用することができる。
【００４１】
さらに、上述した実施の形態においては、一種類の液晶層１２のみを備えた光学素子２０を製造する場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、上述したパターニング方法を繰り返すことにより、支持基材１１上に複数種類の液晶層を形成するようにしてもよい。具体的には例えば、液晶表示装置等で用いられるカラーフィルタとして、選択反射により赤色、緑色および青色のいずれかの色を呈する３種類のコレステリック液晶層をストライプ状のパターンで支持基材１１上に形成することも可能である。
【００４２】
以下、図５により、このような３種類のコレステリック液晶層を備えた光学素子（カラーフィルタ）を製造するための、液晶層のパターニング方法について説明する。
【００４３】
まず、図５（ａ）に示すように、支持基材１１上に、青色を呈する第１のコレステリック液晶層３１を塗膜等として形成し、さらに、この第１のコレステリック液晶層３１の表面を覆うように第１の保護層４１を塗膜等として形成する。
【００４４】
そして、図５（ｂ）に示すように、第１のコレステリック液晶層３１に対して第１の保護層４１側からレーザ光を照射し、第１のコレステリック液晶層３１および第１の保護層４１を支持基材１１から部分的に除去することにより、第１のコレステリック液晶層３１および第１の保護層４１にストライプ状のパターン（符号３１ａ，４１ａ参照）を付与する。
【００４５】
次に、図５（ｃ）に示すように、ストライプ状のパターンが付与された第１のコレステリック液晶層３１ａ上の第１の保護層４１ａの表面、および支持基材１１のうち第１のコレステリック液晶層３１および第１の保護層４１が部分的に除去されることで露出した表面を覆うように、緑色を呈する第２のコレステリック液晶層３２を塗膜等として形成し、さらに、この第２のコレステリック液晶層３２の表面を覆うように第２の保護層４２を塗膜等として形成する。なおこのとき、第２のコレステリック液晶層３２および第２の保護層４２は、支持基材１１上に直接形成された部分３２ｂ，４２ｂと、第１のコレステリック液晶層３１ａの上方に位置する部分３２ｃ，４２ｃとからなっている。
【００４６】
そして、図５（ｄ）に示すように、第２のコレステリック液晶層３２に対して第２の保護層４２側からレーザ光を照射し、第２のコレステリック液晶層３２および第２の保護層４２のうち支持基材１１上に直接形成された部分３２ｂ，４２ｂを支持基材１１から部分的に除去することにより、第２のコレステリック液晶層３２および第２の保護層４２にストライプ状のパターン（符号３２ａ，３２ｃ，４２ａ，４２ｃ参照）を付与する。
【００４７】
次に、図５（ｅ）に示すように、ストライプ状のパターンが付与された第２のコレステリック液晶層３２ａ，３２ｃ上の第２の保護層４２ａ，４２ｃの表面、および支持基材１１のうち第２のコレステリック液晶層３２および第２の保護層４２が部分的に除去されることで露出した表面を覆うように、赤色を呈する第３のコレステリック液晶層３３を塗膜等として形成し、さらに、この第３のコレステリック液晶層３３の表面を覆うように第３の保護層４３を塗膜等として形成する。なおこのとき、第３のコレステリック液晶層３３および第３の保護層４３は、支持基材１１上に直接形成された部分３３ａ，４３ａと、第２のコレステリック液晶層３２ａの上方に位置する部分３３ｂ，４３ｂと、第１のコレステリック液晶層３１ａの上方に位置する部分３３ｃ，４３ｃとからなっている。
【００４８】
そして、図５（ｆ）に示すように、第３のコレステリック液晶層３３に対して第３の保護層４３側からレーザ光を照射し、第３のコレステリック液晶層３３および第３の保護層４３のうち支持基材１１上に直接形成された部分３３ａ，４３ａを支持基材１１から部分的に除去することにより、第３のコレステリック液晶層３３および第３の保護層４３にストライプ状のパターン（符号３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ参照）を付与する。なお、第３のコレステリック液晶層３３および第３の保護層４３に対するパターニングは、その外周部分を除去する必要がない場合等においては、適宜省略することも可能である。
【００４９】
その後、図５（ｇ）に示すように、支持基材１１上に形成されたコレステリック液晶層３１ａ，３２ａ，３３ａの輪郭部分に対応する部位にレーザ光を所定の線幅で照射して除去し、輪郭線４４，４５を形成する。
【００５０】
最後に、支持基材１１上に形成されたコレステリック液晶層３１ａ，３２ａ，３３ａの表面から保護層４１ａ，４２ａ，４３ａを、保護層４１ａ，４２ａ上に形成された他のコレステリック液晶層３２ｃ，３３ｂ，３３ｃおよび保護層４２ｃ，４３ｂ，４３ｃとともに除去することにより、図５（ｈ）に示すような、支持基材１１上に３色のコレステリック液晶層３１ａ，３２ａ，３３ａがストライプ状に並んで形成された光学素子３０を製造する。なお、この場合の保護層４１ａ，４２ａ，４３ａの除去方法としては、図１に示す実施の形態の場合と同様の方法を用いることができる。
【００５１】
なお、図５に示すパターニング方法では、支持基材１１上に３種類の液晶層３１ａ，３２ａ，３３ａを形成する場合を例に挙げて説明したが、同様の方法で所望の種類（２種類または４種類以上）の液晶層を形成することが可能である。
【００５２】
【実施例】
次に、上述した実施の形態の具体的実施例について述べる。
【００５３】
（実施例１）
１００ｍｍ□（１００ｍｍ×１００ｍｍ）のガラス基板上にポリイミド膜を０．０７μｍ厚で成膜し、その表面にラビング処理を施して、表面に配向能を有する支持基材を準備した。
【００５４】
一方、紫外線硬化型ネマチック液晶からなる主剤にカイラル剤を添加したモノマー混合液晶を光重合開始剤とともにトルエンに溶解し、コレステリック液晶溶液を調整した。そして、この溶液を支持基材上にスピンコーターにより塗布し、乾燥工程を経て溶剤を除去した後に、紫外線を照射して硬化させることにより、コレステリック液晶層を２．２μｍ厚で成膜した。
【００５５】
次に、クラレポバールＰＶＡ−１０５（クラレ製、重合度５００、けん化度９８〜９９％）を水に溶解し、ポリビニルアルコールの１０％水溶液を調整した。そして、この溶液を、支持基材上に成膜されたコレステリック液晶層上にスピンコーターにより塗布し、ホットプレートで乾燥させることにより、ポリビニルアルコールの保護層を０．７μｍ厚で成膜した。
【００５６】
その後、このような保護層付きのコレステリック液晶層を備えた基板に保護層側からレーザ光を線幅５０μｍで照射し、その照射部位のコレステリック液晶層および保護層を完全に除去することにより、８０ｍｍ□の輪郭線を形成した。なお、レーザ光としては、ＹＡＧレーザの２６６ｎｍ（出力：１００ｍＷ）を用いた。
【００５７】
また、基板の外周部に対応する部分のコレステリック液晶層および保護層を、粘着フィルムを用いた剥離方法によって支持基材から除去した。
【００５８】
最後に、このようにしてパターニングされた基板を純水に浸漬し、超音波洗浄を数十秒行って、保護層のみを完全に除去した。
【００５９】
これにより、コレステリック液晶層のうち基板の外周部に対応する部分が除去された、パターニングされた光学素子（偏光分離素子）が作製された。
【００６０】
（実施例２）
４００〜７５０ｎｍの範囲で異なる中心選択反射波長を持つ７種類のコレステリック液晶溶液を準備した。なお、コレステリック液晶溶液の調整は、添加されるカイラル剤の量が異なる点を除いて実施例１と同様とした。
【００６１】
次に、実施例１と同様に準備した支持基材上に、７種類のコレステリック液晶溶液のうち最も短波長側のコレステリック液晶溶液（青色の選択反射波長を持つもの）をスピンコーターにより塗布し、乾燥工程を経て溶剤を除去した後に、紫外線を照射して硬化させることにより、コレステリック液晶層を成膜した。
【００６２】
そして、このようにして成膜されたコレステリック液晶層上に、他の６種類のコレステリック液晶溶液を短波長側から順次塗布して成膜し、支持基材上に７層のコレステリック液晶層を積層した。ここで、各層のコレステリック液晶層の膜厚はそれぞれの選択反射波長に応じて設定し、全体として１０μｍ厚となるようにした。なお、このようにして積層された７層のコレステリック液晶層は、青色から赤色までの選択反射波長を持つ光を反射するので、全体として銀色を呈する。
【００６３】
次に、このような７層のコレステリック液晶層のうち最上層のコレステリック液晶層上にハードコート層を１μｍ厚で成膜した。なお、ハードコート層としては、ＪＳＳ３４１（ＪＳＲ製）を用い、８０℃で５分間の加熱処理を施すことにより、コレステリック液晶層上に完全に固着させた。
【００６４】
また、実施例１で用いたポリビニルアルコールの１０％水溶液をハードコート層上にスピンコーターにより塗布し、ホットプレートで乾燥させることにより、ポリビニルアルコールの保護層を０．７μｍ厚で成膜した。
【００６５】
その後、このような保護層およびハードコート層付きのコレステリック液晶層を備えた基板に保護層側からレーザ光を照射し、基板の中心部に位置する５０ｍｍ□の範囲内で、３０μｍφのホール加工を１ｍｍおきにマトリックス状に行った。なお、レーザ光としては、ＹＡＧレーザの２６６ｎｍ（出力：１００ｍＷ）を用いた。
【００６６】
最後に、このようにしてパターニングされた基板を純水に浸漬し、超音波洗浄を３分間行って、保護層のみを完全に除去した。
【００６７】
これにより、コレステリック液晶層およびハードコート層に３０μｍφのスルーホールが形成された、パターニングされた光学素子（偏光分離素子）が作製された。
【００６８】
（実施例３）
青色、緑色および赤色のそれぞれの色に対応する中心選択反射波長を持つ３種類のコレステリック液晶溶液を準備した。なお、コレステリック液晶溶液の調整は、添加されるカイラル剤の量が異なる点を除いて実施例１と同様とした。
【００６９】
まず、実施例１と同様の方法により、支持基材上に、青色の選択反射波長を持つコレステリック液晶層を５μｍ厚で成膜し、さらに、ポリビニルアルコールの保護層を１μｍ厚で成膜した。
【００７０】
そして、この青色のコレステリック液晶層に対して保護層側からレーザ光を照射し、基板の中心部に位置する５０ｍｍ□の範囲内で、０．３３ｍｍ幅／０．６７ｍｍ幅のライン／スペースのパターン（ストライプ状のパターン）の加工を施し、青色のコレステリック液晶層および保護層を支持基材から部分的に除去した。
【００７１】
次に、このようにしてパターニングされた青色のコレステリック液晶層を備えた支持基材上に、緑色の選択反射波長を持つコレステリック液晶層を同様にして５μｍ厚で成膜し、さらに、ポリビニルアルコールの保護層を１μｍ厚で成膜した。
【００７２】
そして、緑色のコレステリック液晶層に対して保護層側からレーザ光を照射し、基板の中心部に位置する５０ｍｍ□の範囲内で、０．６７ｍｍ幅／０．３３ｍｍ幅のライン／スペースのパターン（ストライプ状のパターン）の加工を施し、緑色のコレステリック液晶層および保護層を支持基材から部分的に除去した。なおこのとき、緑色のコレステリック液晶層のライン部分のちょうど半分が青色のコレステリック液晶層のライン部分と重なるような位置関係で加工を施した。
【００７３】
次に、このようにしてパターニングされた青色および緑色のコレステリック液晶層を備えた支持基材上に、赤色の選択反射波長を持つコレステリック液晶層を同様にして５μｍ厚で成膜し、さらに、ポリビニルアルコールの保護層を１μｍ厚で成膜した。
【００７４】
その後、支持基材上に形成された青色、緑色および赤色のコレステリック液晶層の輪郭部分に対応する部位にレーザ光を線幅１０μｍで照射して除去し、輪郭線を形成した。
【００７５】
最後に、このようにしてパターニングされた基板を純水に浸漬し、超音波洗浄を１０分間行って、保護層とその上に積層されているコレステリック液晶層とを完全に除去した。
【００７６】
これにより、３色のコレステリック液晶層がストライプ状に並んで形成された、パターニングされた光学素子（カラーフィルタ）が作製された。
【００７７】
（比較例）
実施例１と全く同様な方法でコレステリック液晶層付きの基板を作製した。そして、保護層を成膜することなく、実施例１と同様の方法でレーザ光を照射してパターニングを行った。そして、コレステリック液晶層の外周部分を除去した後、コレステリック液晶層に付着した加工塵を除去するため、超音波洗浄を数十分間行った。
【００７８】
（評価結果）
実施例１〜３および比較例のそれぞれに係るコレステリック液晶層付きの基板において、加工塵の除去処理の前後における汚染の程度を比較した。結果を表１に示す。なお、表１中の数字は１ｃｍ□あたりの加工塵の個数を表しており、レーザ光の照射により加工を施した領域の付近約１ｃｍ径内を評価の対象とした。
【００７９】
表１に示すように、実施例１における汚染の程度は、加工塵の除去処理の前には約５０００であったものが、除去処理の後には、１０以下となっており、超音波洗浄を用いた比較例と比べても、格段に汚染の程度が小さくなっていることが分かる。
【００８０】
また、実施例２および実施例３における汚染の程度についても、加工塵の除去処理の前には約５０００であったものが、除去処理の後には、１０以下となっており、格段に汚染の程度が小さくなっていることが分かる。
【００８１】
【表１】
2004021073.tif 000003
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光学素子として用いられる液晶層に対して効率的にかつ高い品質でパターニングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶層のパターニング方法の一実施の形態を説明するための工程図。
【図２】本発明による液晶層のパターニング方法で用いられるパターニング用原版の一例を示す断面図。
【図３】図２に示すパターニング用原版の他の例を示す断面図。
【図４】図１に示すパターニング方法の他の例を説明するための図。
【図５】図１に示すパターニング方法のさらに他の例を説明するための工程図。
【符号の説明】
１０，１０′　パターニング用原版
１１　支持基材
１２　液晶層
１３　保護層
１４　ハードコート層
１５　輪郭線
１６　スルーホール
２０　光学素子
２１　レーザ光
３０　光学素子
３１，３２，３３　液晶層
４１，４２，４３　保護層
４４，４５　輪郭線
【図１】
2004021073.tif 000004
【図２】
2004021073.tif 000005
【図３】
2004021073.tif 000006
【図４】
2004021073.tif 000007
【図５】
2004021073.tif 000008