(57)【要約】【課題】  複屈折特性を有する光学素子であって、ヘイズの小さいものを高い生産性の下に得ることが容易な光学素子を提供する。【解決手段】  ガラス又はケイ素酸化物により形成された面を有する光透過性基材上に、カイラル剤及び分子形状が棒状の重合性液晶を含有していると共に前記重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されている複屈折率層を形成して光学素子とすることによって、解決した。【選択図】    図１     
2005215631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カイラル剤及び分子形状が棒状の重合性液晶を含有していると共に前記重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されている複屈折率層と、該複屈折率層を支持する光透過性基材とを備え、前記複屈折率層の下地がガラス又はケイ素酸化物により形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記光透過性基材がガラス基板であり、該ガラス基板の片面上に前記複屈折率層が直接形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記光透過性基材が、樹脂基板と、該樹脂基板の片面上に形成されたガラス薄膜又はケイ素酸化物膜とを有し、前記ガラス薄膜上、又は前記ケイ素酸化物膜上に前記複屈折率層が直接形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記光透過性基材が、光透過性基板と、該光透過性基板上に形成された光吸収型カラーフィルタと、該光吸収型カラーフィルタを覆うガラス薄膜又はケイ素酸化物膜とを有し、前記ガラス薄膜上、又は前記ケイ素酸化物膜上に前記複屈折率層が直接形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
前記複屈折率層が、更にシランカップリング剤を含有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光学素子の製造方法であって、
ガラス又はケイ素酸化物により形成された面を有する光透過性基材を用意する準備工程と、
前記光透過性基材の前記面上に、カイラル剤及び分子形状が棒状の重合性液晶を含有したコーティング組成物の塗膜を直接形成した後、該塗膜中の前記重合性液晶をプレーナ状態のコレステリック相に配向させる配向工程と、
前記重合性液晶が前記コレステリック相に配向した状態で該重合性液晶を三次元架橋させて、前記重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま固定されている複屈折率層を得る架橋工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記コーティング組成物が、更にシランカップリング剤を含有していることを特徴とする請求項６に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
光透過性基材と、該光透過性基材の片面上に形成された配向膜とを少なくとも備えた液晶配向用基板基板であって、
前記光透過性基材と前記配向膜との間に、又は前記光透過性基材における前記片面とは反対側の面に、カイラル剤及び分子形状が棒状の重合性液晶を含有していると共に前記重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されている複屈折率層が形成され、該複屈折率層の下地がガラス又はケイ素酸化物により形成されていることを特徴とする液晶配向用基板。
【請求項９】
前記光透過性基材がガラス基板であり、該ガラス基板の片面上に前記複屈折率層が直接形成され、該複屈折率層上に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタを覆うようにして前記配向膜が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶配向用基板。
【請求項１０】
前記光透過性基材が、樹脂基板と、該樹脂基板の片面上に形成されたガラス薄膜又はケイ素酸化物膜とを有し、前記ガラス薄膜上、又は前記ケイ素酸化物膜上に前記複屈折率層が直接形成され、該複屈折率層上に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタを覆うようにして前記配向膜が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶配向用基板。
【請求項１１】
前記光透過性基材が、光透過性基板と、該光透過性基板の片面上に形成された光吸収型カラーフィルタと、該光吸収型カラーフィルタを覆うガラス薄膜又はケイ素酸化物膜とを有し、前記ガラス薄膜上、又は前記ケイ素酸化物膜上に前記複屈折率層が直接形成され、該複屈折率層を覆うようにして前記配向膜が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶配向用基板。
【請求項１２】
表示面側に位置する第１の液晶配向用基板と背面側に位置する第２の液晶配向用基板とを有する表示用液晶パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記第１の液晶配向用基板及び前記第２の液晶配向用基板のうちの少なくとも一方が、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の液晶配向用基板であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
カイラル剤と、分子形状が棒状の重合性液晶と、シランカップリング剤とを含有し、前記重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されていることを特徴とする複屈折材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複屈折率層を有する光学素子及びその製造方法、並びに前記の複屈折率層を有する液晶配向用基板及びこの液晶配向用基板を備えた液晶表示装置に関する。また、本発明は、複屈折材料にも関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型化及び軽量化が容易で消費電力も小さいことから、またフリッカーの発生を抑え易いことから、フラットパネルディスプレイとして注目されており、パーソナルコンピュータ等の表示装置として、あるいはテレビ受信機として、市場が急速に拡大してきている。また、液晶表示装置の大型化も進んでいる。
【０００３】
種々の表示モードの液晶表示装置が開発されているが、液晶が複屈折性を有していることから、いずれの表示モードの液晶表示装置も基本的に視角依存性を有している。大型の液晶表示装置では小型の液晶表示装置に比べて実用上の視野角度が広くなるので、液晶表示装置の大型化が進むほど視野角依存性の向上に対する要望が高くなる。このため、液晶表示装置の開発と並行して、その視角特性を向上させるために液晶セルへの入射光又は液晶セルからの出射光を光学的に補償する種々の光学素子が開発されている。
【０００４】
上記の光学素子としては、従来より、光学的に１軸性又は２軸性の延伸樹脂フィルムからなる光学補償フィルムが多用されている。この光学補償フィルムは粘着剤により液晶セルに貼付されるわけであるが、粘着剤の屈折率がその下地層の屈折率よりも通常小さいことから、界面で反射が生じて表示画像のコントラストの低下をまねき易い。また、吸湿により体積変化が生じて複屈折特性が変化するため、大型の液晶表示装置に適用した場合には、体積変化に起因する複屈折特性の変化が顕著となって表示画像に歪みが生じ易くなる。これらの理由から、近年では、液晶材料を利用して、粘着剤が不要でかつ複屈折特性が安定した光学素子を得る試みがなされている。
【０００５】
例えば特許文献１には、配向処理が施されていない面内位相差５０ｎｍ以下の高分子フィルム、具体的には表面ラビング処理や配向膜の形成等の配向処理が施されておらず、また、延伸配向処理が施されていない高分子フィルム上に、サーモトロピック液晶化合物を含有し、かつ液晶状態においてコレステリック液晶相を呈する溶液を塗布し、配向させた後に硬化させて、位相差フィルム（光学補償フィルム）等として使用される光学フィルムを得る、という光学フィルムの製造方法が記載されている。
【０００６】
また、光学的な補償を目的としたものではないが、特許文献２には、一軸配向処理が行われていない基板上に配向膜を形成し、この配向膜上に重合性液晶化合物、キラル剤、及び空気界面配向剤を含有した液晶組成物を塗布した後に前記の液晶組成物を重合させて得られる選択反射部材、及び色選択部材が記載されている。上記の液晶組成物を重合させて得られる層は、特許文献２の第０００７段に「コレステリック液晶相の螺旋軸の配向が一様でない」との記載があり、また、第０００８段に「均一な光散乱状態を有し」との記載があることから、複屈折率層として機能するプレーナ状態のコレステリック液晶層ではない。
【特許文献１】特開２００３−２９０３７号公報（特許請求の範囲、第００１９段、及び第００３８段参照）
【特許文献２】特開２００３−１８５８２７号公報（特許請求の範囲、第０００７〜０００８段、及び第００４７〜００６５段参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された光学フィルムの製造方法では、高分子フィルムの表面上においてサーモトロピック液晶化合物をプレーナ状態のコレステリック相に整然と配向させることが困難であり、この製造方法によって得られる光学フィルムには、液晶化合物の配向の乱れに起因するヘイズが比較的大きいという問題がある。
【０００８】
コレステリック液晶を利用して複屈折率層を形成するためには、その分子配列の螺旋軸が基板表面と平行に揃った状態（プレーナ状態）、又は基板表面と垂直に揃った状態（フォーカルコニック状態）のコレステリック相構造のまま、当該分子配列を固定することが望まれる。例えばラビング法により作製された配向膜上にコレステリック液晶層を形成することにより、このコレステリック液晶層での分子配列をプレーナ状態にすることができるが、ラビング法で配向膜を作製した場合には、ラビングによって生じる静電気や塵埃の影響を低減させるために比較的煩雑な工程を行わなければならない。
【０００９】
また、一軸延伸された樹脂フィルム上にコレステリック液晶層を形成することによっても、このコレステリック液晶層での分子配列をプレーナ状態にすることができるが、一軸延伸された樹脂フィルム自体が複屈折性を有していることから、所望の複屈折特性を有する光学素子を得るためには、形成したコレステリック液晶層を他の光学的に等方な部材に転写することが必要となる。
【００１０】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、複屈折特性を有する光学素子であってヘイズの小さいものを高い生産性の下に得ることが容易な光学素子を提供することにある。
【００１１】
本発明の第２の目的は、複屈折特性を有する光学素子の製造方法であって、ヘイズの小さいものを高い生産性の下に得ることが容易な光学素子の製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の第３の目的は、表示特性に優れた液晶表示装置を高い生産性の下に得ることが容易な液晶配向用基板を提供することにある。
【００１３】
本発明の第４の目的は、表示特性に優れたものを高い生産性の下に得ることが容易な液晶表示装置を提供することにある。
【００１４】
そして、本発明の第５の目的は、ヘイズの小さいものを高い生産性の下に得ることが容易な複屈折材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記第１の目的を達成する本発明の光学素子は、カイラル剤及び分子形状が棒状の重合性液晶を含有していると共に前記重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されている複屈折率層と、該複屈折率層を支持する光透過性基材とを備え、前記複屈折率層の下地がガラス又はケイ素酸化物により形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本件発明者は、カイラル剤と分子形状が棒状の重合性液晶とを含有した組成物の塗膜をガラス上、又はケイ素酸化物上に直接形成して加熱することにより、この塗膜中の重合性液晶をプレーナ状態のコレステリック相に配向させ得ることを明らかとした。本発明の光学素子における上記の複屈折率層は、コーティング組成物の塗布、配向処理、及び架橋処理を順次施すという簡単な作業により、形成することができる。したがって、本発明の光学素子によれば、複屈折特性を有する光学素子であってヘイズの小さいものを高い生産性の下に得ることが容易になる。
【００１７】
本発明の光学素子においては、（１）前記光透過性基材がガラス基板であり、該ガラス基板の片面上に前記複屈折率層が直接形成されていること、（２）前記光透過性基材が、樹脂基板と、該樹脂基板の片面上に形成されたガラス薄膜又はケイ素酸化物膜とを有し、前記ガラス薄膜上、又は前記ケイ素酸化物膜上に前記複屈折率層が直接形成されていること、又は、（３）前記光透過性基材が、光透過性基板と、該光透過性基板上に形成された光吸収型カラーフィルタと、該光吸収型カラーフィルタを覆うガラス薄膜又はケイ素酸化物膜とを有し、前記ガラス薄膜上、又は前記ケイ素酸化物膜上に前記複屈折率層が直接形成されていること、とすることができる。上記（１）〜（３）のいずれの構造の光学素子とするかは、その用途等に応じて適宜選択可能である。
【００１８】
本発明の光学素子においては、（４）前記複屈折率層が、更にシランカップリング剤を含有していること、が好ましい。この発明によれば、ヘイズを抑制することが更に容易になると共に、複屈折率層の膜厚を厚くした場合でも重合性液晶をプレーナ状態のコレステリック相に配向させることが容易になるので、所望の複屈折特性を有する光学素子を得易くなる。
【００１９】
前述した第２の目的を達成する本発明の光学素子の製造方法は、上述した本発明の光学素子の製造方法であって、ガラス又はケイ素酸化物により形成された面を有する光透過性基材を用意する準備工程と、前記光透過性基材の前記面上に、カイラル剤及び分子形状が棒状の重合性液晶を含有したコーティング組成物の塗膜を直接形成した後、該塗膜中の前記重合性液晶をプレーナ状態のコレステリック相に配向させる配向工程と、前記重合性液晶が前記コレステリック相に配向した状態で該重合性液晶を三次元架橋させて、前記重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま固定されている複屈折率層を得る架橋工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の光学素子の製造方法によれば、コーティング組成物の塗布、配向処理、及び架橋処理を順次施すという比較簡単な作業によって、上述した本発明の光学素子を得ることができるので、その生産性を高めることが容易である。
【００２１】
本発明の光学素子の製造方法においては、（Ｉ）前記コーティング組成物が、更にシランカップリング剤を含有していること、が好ましい。
【００２２】
上記（Ｉ）の発明によれば、ヘイズの小さい光学素子を得ることが更に容易になると共に、複屈折率層の膜厚を厚くした場合でも重合性液晶をプレーナ状態のコレステリック相に配向させることが容易になるので、所望の複屈折特性を有する光学素子を得易くなる。
【００２３】
前述した第３の目的を達成する本発明の液晶配向用基板は、光透過性基材と、該光透過性基材の片面上に形成された配向膜とを少なくとも備えた液晶配向用基板基板であって、前記光透過性基材と前記配向膜との間に、又は前記光透過性基材における前記片面とは反対側の面に、カイラル剤及び分子形状が棒状の重合性液晶を含有していると共に前記重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されている複屈折率層が形成され、該複屈折率層の下地がガラス又はケイ素酸化物により形成されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の液晶配向用基板は、その層構成の一部として、前述した本発明の光学素子の層構成を含むものであり、この液晶配向用基板での複屈折率層は、本発明の光学素子における複屈折率層と同等物である。したがって、本発明の液晶配向用基板によれば、上記の複屈折率層を光学補償層や位相差層等、光の偏光状態を制御するための層として利用することができるので、表示特性に優れた液晶表示装置を高い生産性の下に得ることが容易になる。また、上記の複屈折率層において重合性液晶の分子配列が架橋により固定されているので、この複屈折率層が吸湿により体積変化を起こすことは実質的になく、液晶配向用基板の製造過程及び製造後のいずれにおいてもその複屈折特性は殆ど変化しない。この点からも、本発明の液晶配向用基板によれば、表示特性に優れた液晶表示装置を高い生産性の下に得ることが容易になる。
【００２５】
本発明の液晶配向用基板においては、（Ａ）前記光透過性基材がガラス基板であり、該ガラス基板の片面上に前記複屈折率層が直接形成され、該複屈折率層上に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタを覆うようにして前記配向膜が形成されていること、（Ｂ）前記光透過性基材が、樹脂基板と、該樹脂基板の片面上に形成されたガラス薄膜又はケイ素酸化物膜とを有し、前記ガラス薄膜上、又は前記ケイ素酸化物膜上に前記複屈折率層が直接形成され、該複屈折率層上に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタを覆うようにして前記配向膜が形成されていること、又は、（Ｃ）前記光透過性基材が、光透過性基板と、該光透過性基板の片面上に形成された光吸収型カラーフィルタと、該光吸収型カラーフィルタを覆うガラス薄膜又はケイ素酸化物膜とを有し、前記ガラス薄膜上、又は前記ケイ素酸化物膜上に前記複屈折率層が直接形成され、該複屈折率層を覆うようにして前記配向膜が形成されていること、とすることができる。上記（Ａ）〜（Ｃ）のいずれの構造の液晶配向用基板とするかは、液晶配向用基板を用いて作製しようとする表示用液晶パネルの性能や動作モード、あるいは用途等に応じて適宜選択可能である。
【００２６】
前述した第４の目的を達成する本発明の液晶表示装置は、表示面側に位置する第１の液晶配向用基板と背面側に位置する第２の液晶配向用基板とを有する表示用液晶パネルを備えた液晶表示装置であって、前記第１の液晶配向用基板及び前記第２の液晶配向用基板のうちの少なくとも一方が、上述した本発明の液晶配向用基板であることを特徴とする。
【００２７】
本発明の液晶表示装置によれば、上述した本発明の液晶配向用基板を用いているので、表示特性に優れたものを高い生産性の下に得ることが容易になる。
【００２８】
前述した第５の目的を達成する本発明の複屈折材料は、カイラル剤と、分子形状が棒状の重合性液晶と、シランカップリング剤とを含有し、前記重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されていることを特徴とする。
【００２９】
本発明の複屈折材料は、上述した本発明の光学素子において複屈折率層を形成する複屈折材料の一態様である。したがって、本発明の複屈折材料によれば、本発明の光学素子についての説明の中で述べた理由と同じ理由から、ヘイズの小さいものを高い生産性の下に得ることが容易になる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の光学素子、及び本発明の光学素子の製造方法によれば、複屈折特性を有する光学素子であってヘイズの小さいものを高い生産性の下に得ることが容易になるので、種々の分野において光の偏光状態を制御するために用いられる特定の光学素子、すなわち光学的に１軸性で光軸が素子の厚さ方向にある光学素子を安価に提供することが容易になる。
【００３１】
また、本発明の液晶配向用基板及び本発明の液晶表示装置によれば、表示特性に優れた液晶表示装置を高い生産性の下に得ることが容易になるので、このような液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。
【００３２】
そして、本発明の複屈折材料によれば、ヘイズの小さいものを高い生産性の下に得ることが容易になるので、種々の分野において光の偏光状態を制御するために用いられる特定の光学素子、すなわち光学的に１軸性で光軸が素子の厚さ方向にある光学素子を安価に提供することが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の光学素子、本発明の光学素子の製造方法、本発明の液晶配向用基板、本発明の液晶表示装置、及び本発明の複屈折材料それぞれの形態について、図面を適宜参照しつつ詳述する。
【００３４】
＜光学素子（第１形態）及び複屈折材料＞
図１（ａ）は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の一例を示す概略図である。同図に示す光学素子１０は、ガラスからなる光透過性基材１（以下、「ガラス基板１」という。）と、このガラス基板１の片面上に直接形成された複屈折率層５とを有しており、複屈折率層５はガラス基板１によって支持されている。なお、本発明でいう「ガラス基板」とは、ガラスによって形成された板状の基材を含む他に、ガラスによって形成されたシート状の基材をも含む。
【００３５】
ガラス基板１は、単成分ガラス及び多成分ガラスのいずれによって形成されていてもよい。光学素子１０を例えば液晶配向用基板の一部として利用する場合、ガラス基板１は無アルカリガラス製であることが好ましい。ガラス基板１には、必要に応じて、局所的に遮光性領域等を設けることもできる。ガラス基板１の光透過率は、光学素子１０の用途等に応じて適宜選定可能である。
【００３６】
ガラス基板１上に形成されている複屈折率層５は、カイラル剤と分子形状が棒状の重合性液晶とを含有していると共に、前記の重合性液晶の分子配列が架橋により固定された構造を有している。
【００３７】
図１（ｂ）は、複屈折率層５の構造を模式的に示す断面図である。同図に示すように、複屈折率層５は、棒状の重合性液晶分子６を構造単位とするものであり、これらの重合性液晶分子６の配列は、プレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されている。なお、図１（ｂ）では、便宜上、各重合性液晶分子６における結合手の図示を省略している。また、カイラル剤の図示も省略している。
【００３８】
複屈折率層５における構造単位としての各重合性液晶分子６のチルト角は、複屈折率層５の厚さ方向に実質的に均一であることが好ましい。ここで、本発明でいう「構造単位としての重合性液晶分子のチルト角が複屈折率層の厚さ方向に実質的に均一である」とは、複屈折率層５の光軸が実質的に厚さ方向に平行で、この複屈折率層５のヘイズ値が１％以下であることを意味する。
【００３９】
このような複屈折率層５を構成するカイラル剤としては、分子中に何らかのキラリティーを有しているもの、例えば、（１）１又は２以上の不斉炭素を有する化合物、（２）キラルなアミンや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、又は（３）クムレンやビナフトール等の軸不斉を持つ光学活性部位を有する化合物が用いられ、その分子量は１５００程度以下であることが好ましい。また、カイラル剤は、重合性を有しているものであってもよいし、重合性を有していないものであってもよいが、重合性を有しているものの方が好ましい。重合性を有するカイラル剤の具体例としては、例えば、図２に示す式（ｉ）によって表されるカイラル剤、図３（ａ）〜図３（ｂ）に示す式（ｉ）〜（ii）によって表されるカイラル剤、及び図４（ａ）〜図４（ｂ）に示す式（ｉ）〜（ii）によって表されるカイラル剤が挙げられる。
【００４０】
複屈折率層５に含有されるカイラル剤は１種のみであってもよいし、２種以上の複数種であってもよく、その総含有量は、複屈折率層５による選択反射の中心波長の設計値に応じて適宜選定される。前記の中心波長は、可視域に設定することも可能であるが、光学素子１０を例えば可視光の偏光状態を制御するための素子として用いる場合には紫外域に設定することが好ましい。複屈折率層５による選択反射の中心波長を紫外域に設定する場合、複屈折率層５におけるカイラル剤の含有量は、重合性液晶の屈折率ｎｏ 、ｎｅ にもよるが、１〜２０重量％程度の範囲内で適宜選定可能である。
【００４１】
一方、複屈折率層５を構成する重合性液晶は、各分子が官能基を２つ以上有するもの（以下、この重合性液晶を「多官能重合性液晶」という。）であることが好ましいが、多官能重合性液晶と、各分子が官能基を１つのみ有する重合性液晶（以下、この重合性液晶を「単官能重合性液晶」という。）との混合物であってもよい。また、重合性液晶分子の複屈折Δｎは、０．０３〜０．２０程度であることが好ましく、０．０５〜０．１５程度であることが更に好ましい。このような要件を満たす多官能重合性液晶の具体例としては、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す式（Ｉ）〜（III） によって表される各重合性液晶が挙げられる。また、単官能重合性液晶の具体例としては、図５（ｄ）〜図５（ｇ）に示す式（ｉ）〜（iv）によって表される各重合性液晶が挙げられる。なお、図５（ａ）〜図５（ｇ）に示した各式（Ｉ）〜（III） 及び各式（ｉ）〜（iv）中のｎは、いずれも、３〜６の数値を示す。
【００４２】
多官能重合性液晶と単官能重合性液晶とを併用する場合、単官能重合性液晶の使用量は、重合性液晶の総量に対して１０重量％程度以下とすることが好ましく、５重量％程度以下とすることが更に好ましい。単官能重合性液晶を併用することにより、重合性液晶全体の配向性を向上又は低下させることが可能になるので、重合性液晶全体の配向性を制御し易くなる。
【００４３】
なお、複屈折率層５を構成する多官能重合性液晶は１種のみであってもよいし、２種以上の複数種であってもよい。同様に、多官能重合性液晶と単官能重合性液晶とを併用する場合、単官能重合性液晶は１種のみであってもよいし、２種以上の複数種であってもよい。
【００４４】
複屈折率層５では、上述した重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されていることから、この複屈折率層５の厚さ方向をｚ軸にしてｘｙｚ直交座標を想定したとき、ｘ軸方向の屈折率ｎｘ とｙ軸方向の屈折率ｎｙ はほぼ同じ値になり、ｚ軸方向の屈折率は、屈折率ｎｘ 、ｎｙ よりも小さくなる。すなわち、複屈折率層５は、厚さ方向（ｚ軸方向）に光軸を有する１軸性の複屈折率層であり、いわゆる「−Ｃプレート」として機能する。
【００４５】
複屈折率層５に０°よりも大きな入射角で入射した光には、リタデーションが生じる。リタデーションは、複屈折率層５における常光と異常光との光路差であるので、複屈折率層５の膜厚、重合性液晶分子６の複屈折Δｎ（常光の屈折率ｎｏ と異常光の屈折率ｎｅ との差）、及び重合性液晶分子の配向秩序度を適宜選定することにより、光学素子１０のリタデーションを制御することができる。
【００４６】
このような複屈折率層５は、少なくとも上述したカイラル剤と重合性液晶とを含有したコーティング組成物の塗膜を形成し、この塗膜中の重合性液晶をプレーナ状態のコレステリック相に配向させた後に、この状態のまま少なくとも重合性液晶を三次元架橋させることにより得られる。必要に応じて、上記のコーティング組成物にはシランカップリング剤、光重合開始剤、増感剤、多官能モノマー等を含有させることができる。
【００４７】
シランカップリング剤を含有させることにより、重合性液晶をより整然とプレーナ状態のコレステリック相に配向させることが容易になり、結果として、光学素子１０でのヘイズを低減させ易くなる。また、複屈折率層５を厚くする場合でも重合性液晶をプレーナ状態のコレステリック相に配向させることが容易になるので、複屈折率層５の膜厚についての選択の自由度が高まり、光学素子１０のリタデーションを種々制御することが容易になる。多官能モノマーを含有させることにより、複屈折率層５の架橋性を向上させることができる。
【００４８】
上記のシランカップリング剤としては、複屈折率層５の形成時にガラス基板１側の界面において重合性液晶分子を水平配向させることができるもの、例えばアミンのような親水性の官能基を有するもの、が好ましい。また、重合性液晶中に添加されるため、有機溶剤に可溶であることが好ましい。更に、重合性液晶をプレーナ状態のコレステリック相に配向させるためには、重合性液晶を一旦液晶相（ネマチック相）にまで加熱しなければならないので、シランカップリング剤はこのとき分解されない程度の耐熱性を有していることが必要である。
【００４９】
このようなシランカップリング剤の具体例としては、信越シリコーン社製のＫＢＭ−６０２、ＫＢＭ−６０３、及びＫＢＭ−９０３（いずれも商品名）や、東芝シリコーン社製のＴＳＬ８３３１、ＴＳＬ８３４０、ＴＳＬ８３４５（いずれも商品名）、あるいは、ダウ・コーニング社製のＳＨ６０２０、及びＳＨ６０２３（いずれも商品名）等が挙げられる。
【００５０】
複屈折率層５にシランカップリング剤を含有させる場合、含有させるシランカップリング剤は１種のみであってもよいし、２種以上の複数種であってもよい。また、シランカップリング剤の含有量は、複屈折率層５の膜厚や使用するシランカップリング剤の種類等に応じて異なるが、重合性液晶の総量に対して０．０１〜１重量％程度の範囲内とすることが好ましく、０．０５〜０．５重量％程度の範囲内とすることが更に好ましい。シランカップリング剤を多量に含有させると、複屈折率層５を形成する過程で重合性液晶全体をプレーナ状態のコレステリック相に配向させるが困難になる。
【００５１】
複屈折率層５の架橋度は８０％程度以上とすることが好ましく、９０％程度以上とすることが更に好ましい。また、複屈折率層５の膜厚は、重合性液晶をプレーナ状態のコレステリック相に配向させることが可能な範囲内、すなわちコレステリック相の螺旋ピッチ以上であれば特に限定されず、目的とするリタデーションとなる範囲で適宜選定することができる。
【００５２】
上述した光学素子１０においては、コーティング組成物の塗布、配向処理、及び架橋処理を順次施すという簡単な作業により複屈折率層５を形成することができるので、その生産性を高め易い。また、ガラス基板１上に複屈折率層５が直接形成されているので、連続生産し易いと共にヘイズを抑えることも容易である。複屈折率層５にシランカップリング剤を含有させることにより、ヘイズを抑えることが更に容易になる。
【００５３】
この光学素子１０は、例えば位相差素子、光学補償素子等、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、しかも複屈折率層５の耐熱性が比較的高いので、例えば車内のように比較的高温になり易い環境下で使用される光学機器にも用いることができる。更に、複屈折率層５の耐熱性が比較的高いので、複屈折率層５が液晶層側となる向きで表示用液晶パネルの構成部材として用いることも可能である。
【００５４】
なお、本発明の複屈折材料は、カイラル剤と、分子形状が棒状の重合性液晶と、シランカップリング剤とを含有し、重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されていることを特徴とするものである。上述したシランカップリング剤をも含有した複屈折率層５は、本発明の複屈折材料により形成された層に相当する。
【００５５】
本発明の複屈折材料は、複屈折率層５の形成方法にしたがって作製することができる。この複屈折材料による層は、ガラス又はケイ素酸化物により形成された面上に直接形成され、当該複屈折材料による層を形成するための基材の形状は板状、シート状、フィルム状等、適宜選択可能である。また、基材の層構成も適宜選定可能である。ガラス薄膜は例えばゾルゲル法や化学気相成長法（ＣＶＤ）により形成することができ、ケイ素酸化物膜は例えば物理気相成長法（ＰＶＤ）や化学気相成長法（ＣＶＤ）により形成することができる。
【００５６】
＜光学素子（第２形態）＞
図６は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子２０では、光透過性を有する樹脂基板１１ａと、この樹脂基板１１ａの片面上に直接形成されたケイ素酸化物膜１１ｂとによって光透過性基材１１が構成されている。この点を除けば、光学素子２０は第１形態の光学素子１０と同様の構成を有しているので、複屈折率層については図１（ａ）及び図１（ｂ）で用いた参照符号と同じ参照符号「５」を付してその説明を省略する。なお、本発明でいう「光透過性を有する樹脂基板」とは、光透過性を有する樹脂によって形成された板状物、シート状物、又はフィルム状物を意味する。
【００５７】
上記の樹脂基板１１ａは、所望の光透過性を有しているものであればよいが、所望の複屈折特性を有する光学素子２０を容易に得るという観点からは、光学的に等方のものであるか、光学的な異方性が小さいものであることが好ましい。この樹脂基板１１ａの材質は光学素子２０の用途等に応じて適宜選定可能である。
【００５８】
ケイ素酸化物膜１１ｂは、上述のように物理気相成長法（ＰＶＤ）や化学気相成長法（ＣＶＤ）により形成することができ、その膜は適宜選定可能である。可撓性の高い光学素子２０を得るうえからは、ケイ素酸化物膜１１ｂの膜厚を薄くした方が好ましい。
【００５９】
上述した構造を有する光学素子２０は、第１形態の光学素子１０と同様の技術的効果を奏する。また、樹脂基板１１ａとケイ素酸化物膜１１ｂとによって光透過性基材１１が構成されているので、光学素子２０の可撓性を高め易い。なお、ケイ素酸化物膜１１ｂに代えて、ガラス薄膜を用いることも可能である。
【００６０】
＜光学素子（第３形態）＞
図７（ａ）は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子３０は、例えば液晶配向用基板の構成部材として用いることができるものであり、ガラス基板１上に複屈折率層５が形成され、その上に光吸収型カラーフィルタ２２（以下、単に「カラーフィルタ２２」という。）及び遮光層（ブラックマトリクス）２３が形成されている。すなわち、光学素子３０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した第１形態の光学素子１０における複屈折率層５の上にカラーフィルタ２２及び遮光層（ブラックマトリクス）２３が形成された構造を有している。
【００６１】
図７（ａ）に示した構成部材のうちで図１（ａ）又は図１（ｂ）に示した構成部材と共通するものについては、図１（ａ）又は図１（ｂ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
カラーフィルタ２２及び遮光層２３は、いずれも、光学素子３０を例えば液晶配向用基板の構成部材として用いる場合に有用である。図示のカラーフィルタ２２は、赤色のマイクロカラーフィルタ２２Ｒ、緑色のマイクロカラーフィルタ２２Ｇ、及び青色のマイクロカラーフィルタ２２Ｂが所定のパターンで配置された原色系のものである。各色のマイクロカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの配置形態により、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型等と称される種々のタイプのカラーフィルタが知られている。原色系のカラーフィルタに代えて、補色系のカラーフィルタを用いることも可能である。
【００６３】
このカラーフィルタ２２は、以下に説明する遮光層２３を形成した後に、例えば、各色のマイクロカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ毎に、その材料となるカラーレジンの塗膜を例えばフォトリソグラフィー法で所定形状にパターニングすることによって、あるいは、各色のマイクロカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ毎に、その材料となるカラーフィルタ用インキを所定形状に塗布することによって、形成することができる。
【００６４】
遮光層２３は、光学素子３０を構成部材として用いて液晶配向用基板を作製し、この液晶配向用基板を用いて表示用液晶パネルを作製したときに、表示用液晶パネルにおける画素間からの光の漏れ（漏れ光）や、アクティブマトリクス駆動方式の表示用液晶パネルにおけるアクティブ素子の光劣化等を防止するためのものであり、表示用液晶パネルにおいて個々の画素を平面視上画定する。各色のマイクロカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、それぞれ、遮光膜２３によって画定される所定の画素を平面視上覆うことになるようにして配置されている。
【００６５】
この遮光層２３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所定形状にパターニングすることにより、形成することができる。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遮光層２３を形成することも可能である。なお、カラーフィルタ２２として単色のカラーフィルタを用いることも可能であり、この場合には遮光層２３を省略することもできる。
【００６６】
図示の複屈折率層５は、ガラス基板１と平面視上重なる大きさ及び形状を有している。したがって、複屈折率層５は、表示用液晶パネルにおける表示領域よりも大形である。
【００６７】
このような構成を有する光学素子３０は、複屈折率層５を有しているので、第１形態の光学素子１０と同様の技術的効果を奏する。光学素子３０を構成部材として用いた液晶配向用基板の詳細については、後述する。
【００６８】
なお、図７（ａ）に示したガラス基板１に代えて、図６に示した光透過性基材１１のように、光透過性を有する樹脂基板の片面上にガラス薄膜又はケイ素酸化物膜が直接形成された光透過性基材を用いることによっても、光学素子３０と同様の技術的効果を奏する光学素子を得ることができる。この光学素子においては、ガラス薄膜上、又はケイ素酸化物膜上に複屈折率層５が直接形成される。
【００６９】
＜光学素子（第４形態）＞
図７（ｂ）は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子４０は、例えば液晶配向用基板の構成部材として用いることができるものであり、複屈折率層が表示用液晶パネルでの表示領域に対応する領域ＤＲにのみ設けられているという点で、上述した第３形態の光学素子３０（図７（ａ）参照）と異なる。他の構成は第３形態の光学素子３０の構成と同様であるので、複屈折率層についてのみ新たな参照符号「５Ａ」を付し、複屈折率層５Ａ以外の構成部材には図７（ａ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
この光学素子４０は、第３形態の光学素子３０と同様の技術的効果を奏する。なお、図７（ｂ）に示したガラス基板１に代えて、光透過性を有する樹脂基板の片面上にガラス薄膜又はケイ素酸化物膜が直接形成された光透過性基材を用いることによっても、光学素子４０と同様の技術的効果を奏する光学素子を得ることができる。この光学素子においては、ガラス薄膜上、又はケイ素酸化物膜上に複屈折率層５Ａが直接形成される。
【００７１】
＜光学素子（第５形態）＞
図７（ｃ）は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子５０は、例えば液晶配向用基板の構成部材として用いることができるものであり、ガラス基板１の片面上に所定膜厚の複屈折率層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂと遮光層（ブラックマトリクス）２３とが形成され、かつ、複屈折率層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ上にマイクロカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、又は２２Ｂが形成されているという点で、第３形態の光学素子３０（図７（ａ）参照）と異なる。
【００７２】
他の構成は第３形態の光学素子３０の構成と同様であるので、複屈折率層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ以外の構成部材には図７（ａ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。複屈折率層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂをそれぞれ所定の箇所に形成するにあたっては、例えばフォトリソグラフィー法を利用することができる。
【００７３】
この光学素子５０は、第３形態の光学素子３０と同様の技術的効果を奏する。更に、複屈折率層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ上にマイクロカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、又は２２Ｂが形成されているので、次の技術的効果も奏する。
【００７４】
すなわち、光の屈折率は、同じ媒質に入射した場合でも波長によって異なるので、各色のマイクロカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの下にそれぞれが所定の膜厚を有する複屈折率層５Ｒ、５Ｇ、又は５Ｂを設けることにより、赤色、緑色、及び青色の各色の光のリタデーションを別個に制御することが可能になる。したがって、本形態の光学素子５０は、前述した第３形態の光学素子３０又は第４形態の光学素子４０に比べて、より精密に光の偏光状態を制御することができる、という技術的効果も奏する。
【００７５】
なお、図７（ｃ）に示したガラス基板１に代えて、光透過性を有する樹脂基板
の片面上にガラス薄膜又はケイ素酸化物膜が直接形成された光透過性基材を用いることによっても、光学素子５０と同様の技術的効果を奏する光学素子を得ることができる。この光学素子においては、ケイ素酸化物膜上、又はガラス薄膜上に複屈折率層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂが直接形成される。
【００７６】
＜光学素子（第６形態）＞
図８は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す光学素子６０では、光透過性基板としての樹脂基板１１ａと、この樹脂基板５１ａの片面上に形成されたカラーフィルタ２２及び遮光層２３と、これらカラーフィルタ２２及び遮光層２３を覆うケイ素酸化物膜１１ｂとによって光透過性基材５１が形成され、この光透過性基材５１におけるケイ素酸化物膜１１ｂ上に複屈折率層５が直接形成されている。図８に示した構成部材のうち、図６又は図７（ａ）に示した構成部材と共通するものには図６又は図７（ａ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
【００７７】
このような構造を有する光学素子６０は、第３形態の光学素子３０と同様の技術的効果を奏する。なお、樹脂基板１１ａに代えて光透過性を有するガラス基板を光透過性基板として用いることによっても、光学素子６０と同様の技術的効果を奏する光学素子を得ることができる。
【００７８】
＜光学素子（変形例）＞
本発明の光学素子は、ガラス又はケイ素酸化物によって形成された面を有する光透過性基材と、この光透過性基材における前記の面上に直接形成された前述の複屈折率層（複屈折率層５）とを有するものであればよく、これらの構成部材以外に所望の部材、例えば、複屈折率層５とは異なる複屈折特性を有する第２複屈折率層、位相差素子、光学補償素子等を適宜追加することができる。
【００７９】
これらの任意部材は、その材質や形成方法等に応じて、光透過性基材を構成する１つの層として設けることも可能であし、光透過性基材において複屈折率層５が設けられる面とは反対側の面上に設けることも可能である。更には、複屈折率層５上、又はカラーフィルタ２２上に設けることも可能である。
【００８０】
＜光学素子の製造方法＞
本発明の光学素子の製造方法は、上述した本発明の光学素子の製造方法であり、この方法は、前述したように準備工程、配向工程、及び架橋工程を含んでいる。以下、これらの工程毎に詳述する。
【００８１】
（１）準備工程；
準備工程では、ガラス又はケイ素酸化物によって形成された面を有する光透過性基材を用意する。この光透過性基材は、前述した第１形態の光学素子１０及び第３〜５形態の光学素子３０、４０、５０でそれぞれ使用されている光透過性基材（ガラス基板１）のように単層構造のものであってもよいし、前述した第２形態の光学素子２０で使用されている光透過性基材１１や第６形態の光学素子６０で使用されている光透過性基材５１のように複数層構造のものであってもよい。
【００８２】
光透過性基材としてどのような層構成のものを用いるかは、製造しようとする光学素子の用途等に応じて適宜選択可能である。光透過性基材は、自ら作製してもよいし、他で製造されたものを購入してもよい。
【００８３】
（２）配向工程；
配向工程では、光透過性基材における上記の面（ガラス又はケイ素酸化物によって形成された面）上に、カイラル剤及び分子形状が棒状の重合性液晶を含有したコーティング組成物の塗膜を直接形成した後、この塗膜中の重合性液晶をプレーナ状態のコレステリック相に配向させる。
【００８４】
上記のコーティング組成物は、カイラル剤と多官能重合性液晶と有機溶媒とを必須成分として用い、他に、単官能重合性液晶、シランカップリング剤、光重合開始剤、増感剤等を任意成分として用いて調製される。各成分は、それぞれ、１種のみ用いてもよいし、２種以上の複数種を併用してもよい。上記のカイラル剤、多官能重合性液晶、単官能重合性液晶、及びシランカップリング剤については、本発明の光学素子に係る第１形態の説明の中で既に述べたので、ここではその説明を省略する。なお、コーティング組成物に含有させる重合性液晶は、モノマーであることが好ましい。
【００８５】
有機溶媒は、重合性液晶を溶解させることができるものであればよく、その種類は適宜選択可能である。また、任意成分である光重合開始剤としては、ラジカル重合性のものを使用することができる。
【００８６】
ラジカル重合性の光重合開始剤としては、（１）ベンゾイン、ベンゾフェノン、及びこれらの誘導体等のケトン系化合物、（２）キサントン及びチオキサトン誘導体、（３）クロロスルフォニル多核芳香族化合物、クロロメチル多核芳香族化合物、クロロメチル複素環式化合物、及びクロロメチルベンゾフェノン類等の含ハロゲン化合物、（４）トリアジン類、（５）フルオレノン類、（６）ハロアルカン類、（７）光還元性色素と還元剤とのレドックス対、（８）有機硫黄化合物、及び（９）過酸化物、等がある。ラジカル重合性を有するこれらの光重合開始剤のなかでも、イルガキュアー１８４、イルガキュアー３６９、イルガキュアー６５１、イルガキュアー９０７（いずれもチバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製のケトン系光重合開始剤の商品名）、ダロキュアー（メルク社製のケトン系光重合開始剤の商品名）、及び２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール（上記（３）の含ハロゲン化合物の１つ）等が好ましい。
【００８７】
上述したコーティング組成物に光重合開始剤を含有させる場合、その濃度は重合性液晶の配向を大きく損なわない範囲で適宜選定可能であり、例えば０．０１〜１５重量％程度の範囲内とすることができ、０．５〜１０重量％程度の範囲内で選定することが好ましい。２種以上の光重合開始剤を使用する場合には、お互いの吸光分光特性を阻害しない組み合わせを選択することが好ましい。なお、コーティング組成物に増感剤を含有させる場合、その含有量は、本発明の目的が損なわれない範囲内で適宜選定可能である。
【００８８】
また、コーティング組成物における重合性液晶の濃度は、コーティング方法、形成しようとする塗膜の膜厚、有機溶媒の種類等に応じて異なるが、５〜５０重量％程度の範囲内とすることが好ましい。
【００８９】
コーティング組成物におけるカイラル剤の濃度は、既に説明したように、複屈折率層による選択反射の中心波長をどこに設定するかに応じて、適宜選定可能である。前記の中心波長を紫外域に設定する場合、コーティング組成物におけるカイラル剤の濃度は、重合性液晶の屈折率ｎｏ 、ｎｅ にもよるが、１〜２０重量％程度の範囲内で適宜選定可能である。
【００９０】
上述したコーティング組成物による塗膜は、このコーティング組成物を光透過性基材における前述の面上にスピンコートや各種の印刷法（例えばダイコート、バーコート、スライドコート、ロールコート等）等の方法で塗布することによって、形成することができる。塗膜を形成しようとする面（ガラス又はケイ素酸化物により形成された面）の撥水性又は撥油性が高い場合には、この面にＵＶ洗浄やプラズマ処理等の前処理を予め施して、その濡れ性を高めておくことが好ましい。
【００９１】
上述のようにして形成した塗膜中の重合性液晶をプレーナ状態のコレステリック相に配向させるにあたっては、塗膜中の重合性液晶が液晶相となる温度以上であって等方相（液体相）となる温度未満の温度（以下、この温度を「液晶相温度」という。）にまで塗膜を加熱する。重合性液晶が液晶相になると、重合性液晶に対する上記ガラス又はケイ素酸化物により形成された面の配向規制力と、カイラル剤の作用とにより、重合性液晶がプレーナ状態のコレステリック相に配向する。
【００９２】
（３）架橋工程；
架橋工程では、塗膜中の重合性液晶が上記のコレステリック相に配向した状態でこの重合性液晶を三次元架橋させて、重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま固定された複屈折率層を得る。この際、重合性液晶の配向が乱れないようにするためには、不活性ガス雰囲気中で塗膜を液晶相温度にまで加熱しながら、重合性液晶、光重合開始剤、又は増感剤の感光波長の光を塗膜に照射することが好ましい。あるいは、空気雰囲気中で塗膜を液晶相温度にまで加熱しながら重合性液晶、光重合開始剤、又は増感剤の感光波長の光を塗膜に照射して架橋反応を部分的に進行させた後、重合性液晶が結晶相となる温度にまで空気雰囲気中で塗膜を冷却し、この状態で上記感光波長の光を塗膜に照射して架橋反応を実質的に完了させることが好ましい。なお、上記「重合性液晶が結晶相となる温度」とは、架橋させる前の塗膜において重合性液晶が結晶相となる温度を意味する。
【００９３】
重合性液晶、光重合開始剤、又は増感剤の感光波長は、重合性液晶、光重合開始剤、又は増感剤の種類により異なるので、照射すべき光の波長は、塗膜中に含有されている重合性液晶、光重合開始剤、又は増感剤の種類に応じて適宜選定される。塗膜に照射する光は単色光である必要性はなく、前記感光波長の光を含んだ波長域の光を照射することができる。
【００９４】
この架橋工程まで行うことにより、カイラル剤及び分子形状が棒状の重合性液晶を含有していると共に重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されている複屈折率層と、この複屈折率層を支持する光透過性基材とを備え、複屈折率層の下地がガラス又はケイ素酸化物により形成されている光学素子を得ることができる。
【００９５】
＜液晶配向用基板＞
図９は、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の一例を示す概略図である。同図に示す液晶配向用基板７０は、図７（ａ）に示した第３形態の光学素子３０におけるカラーフィルタ２２及び遮光層２３を覆うようにしてこれらの上に平坦化膜６１を設け、その上に透明電極パターン６３及び配向膜６５をこの順番で積層した構造を有するものである。液晶配向用基板７０の構成部材のうちで図７（ａ）に既に示した構成部材については、図７（ａ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００９６】
平坦化膜６１は、透明電極パターン６３を形成するための平坦面を提供すると共に、液晶配向用基板７０の耐薬品性、耐熱性、耐ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）性等を向上させるための層である。この平坦化膜６１は、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド等、種々の光硬化型樹脂又は熱硬化型樹脂、あるいは２液硬化型樹脂により形成することができる。平坦化膜６１を形成するにあたっては、その材料に応じて、スピンコート、印刷、フォトリソグラフィー等の方法を適宜適用することができる。平坦化膜６１の膜厚は０．３〜５．０μｍ程度の範囲内で適宜選定可能であり、０．５〜３．０μｍ程度の範囲内で適宜選定することが好ましい。
【００９７】
透明電極パターン６３は、液晶配向用基板７０を用いた表示用液晶パネルにおいて液晶の配向を制御するための電圧が印加されるものであり、例えばＩＴＯ等の透明電極材料により形成されて、表示用液晶パネルにおける全ての画素に共通の電極（コモン電極）として用いられる。
【００９８】
配向膜６５は、液晶配向用基板７０を用いて表示用液晶パネルを作製したときに、液晶セル中の液晶を垂直配向させることが可能な垂直配向膜、又は前記の液晶を水平配向させることが可能な水平配向膜であり、例えば樹脂材料により形成される。必要に応じて、表面にはラビング処理や光配向処理が施される。配向膜６５として垂直配向膜及び水平配向膜のいずれを用いるかは、液晶配向用基板７０を用いて作製しようとする表示用液晶パネルの動作モード等に応じて適宜選択される。
【００９９】
このような構造を有する液晶配向用基板７０は、例えばＶＡ（垂直配向）方式やＴＮ（ツイステッドネマティック）方式等の液晶表示装置における表示用液晶パネルでの表示面側の基板として用いることができる。液晶配向用基板７０が複屈折率層５を有していることから、例えばガラス基板１の外表面（表示用液晶パネルを構成したときの外表面を意味する。）上に光学的に１軸性で光軸が面内にある位相差板又は位相差フィルム（いわゆる「＋Ａプレート」。）を設けることにより、表示用液晶パネルを構成する検光子（図示せず。）の偏光軸と４５°又は１３５°の角度をなす方位角方向の視角特性を向上させることができる。
【０１００】
また、複屈折率層５がガラス基板１上に直接形成されているので、複屈折率層５と同等の機能を有する光学補償フィルムを粘着剤によりガラス基板１上に貼付した場合に比べて界面の数が１つ減り、結果として、界面での反射光量も低減する。そのため、液晶配向用基板７０を用いて作製された表示用液晶パネルでは、表示画像のコントラストの低下が抑制される。更に、重合性液晶の分子配列が架橋により固定されている複屈折率層５では、吸湿による体積変化が実質的に起こらないので、液晶配向用基板の大型化ひいては表示用液晶パネルの大型化を図った場合でも、複屈折率層５の体積変化に起因する複屈折特性の変化が抑制されて、表示画像に歪みが生じることも抑制される。
【０１０１】
これらの理由から、液晶配向用基板７０を用いることにより、表示特性に優れた液晶表示装置を得ることが容易になる。また、液晶配向用基板７０は既に説明した第３形態の光学素子３０を構成部材としており、この光学素子３０は、その説明の中で述べた理由と同じ理由から高い生産性の下に得ることが容易なものであるので、液晶配向用基板７０を用いることにより、表示特性に優れた液晶表示装置を高い生産性の下に得ることも容易になる。
【０１０２】
なお、平坦化膜６１は、省略することも可能である。また、光学素子３０に代えて、図７（ｂ）に示した第４形態の光学素子４０、図７（ｃ）に示した第５形態の光学素子５０、あるいは図８に示した第６形態の光学素子６０等を構成部材として用いることによっても、液晶配向用基板を得ることができる。
【０１０３】
＜液晶配向用基板（変形例）＞
本発明の液晶配向用基板は、光透過性基材と、この光透過性基材の片面上に形成された配向膜とを少なくとも備え、これら光透過性基材と配向膜との間に、又は光透過性基材における上記の片面とは反対側の面に上述した複屈折率層５が形成され、この複屈折率層５の下地がガラス又はケイ素酸化物により形成されているものであれば、種々の層構成をとることができる。
【０１０４】
例えば、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）方式の表示用液晶パネルでの表示面側の基板として用いられる液晶配向用基板では、図９に示した透明電極パターン６３が不要となるので、同図に示した平坦化層６１を形成する場合にはその上に、また、平坦化層６１を省略する場合にはカラーフィルタ２２及び遮光層２３を覆うようにして、配向膜６５が形成される。
【０１０５】
また、光透過性基板（光透過性を有するガラス基板又は樹脂基板）の片面上に、上述した複屈折率層５とは異なる複屈折特性を有する樹脂製又は重合性液晶組成物製の第２複屈折率層（例えばＡプレート）が形成され、この第２複屈折率層上にガラス薄膜又はケイ素酸化物膜が直接形成されたものを光透過性基材として用いて、液晶配向用基板を構成することもできる。この場合には、第２複屈折率層上に直接形成されているガラス薄膜上に、又はケイ素酸化物膜上に、上述した複屈折率層５が直接形成される。配向膜は、複屈折率層５の上方に光吸収型カラーフィルタ、遮光層（ブラックマトリクス）等を介して設けることもできるし、上記の光透過性基材において第２複屈折率層が形成されている面とは反対側の面上に光吸収型カラーフィルタ、遮光層（ブラックマトリクス）等を介して設けることもできる。このような構成の液晶配向用基板は、例えば透過型液晶表示装置における表示用液晶パネルでの表示面側の基板として用いることができる。
【０１０６】
光透過性を有するガラス基板又は樹脂基板の片面上に直線偏光素子及び樹脂製の１／４波長板がこの順番で積層され、その上にガラス薄膜又はケイ素酸化物膜が直接形成されたものを光透過性基材として用いて液晶配向用基板を構成することもできる。この場合、上述した複屈折率層５は、１／４波長板上に直接形成されているガラス薄膜上に、又はケイ素酸化物膜上に直接形成される。カラーフィルタ及び遮光層はそれぞれ省略することができ、配向膜は、上記の光透過性基材において直線偏光子が形成されている面とは反対側の面上に種々の層を介して設けられる。このような構成の液晶配向用基板は、例えば透過型液晶表示装置における表示用液晶パネルでの背面側の基板として用いることができる。
【０１０７】
光透過性基材の片面上に上述した複屈折率層５、１／４波長板、及び直線偏光素子をこの順番で積層すれば、反射型液晶表示装置における表示用液晶パネルでの表示面側の基板として用いられる液晶配向用基板を得ることが可能になる。この場合、カラーフィルタ及び遮光層（ブラックマトリクス）は、光透過性基材において複屈折率層５が形成されている面とは反対側の面に設けられ、これらを覆うようにして直接又は透明電極パターンを介して配向膜が設けられる。同様に、光透過性基材の片面上に上述した複屈折率層５を形成し、光透過性基材において複屈折率層５が形成される面とは反対側の面に１／４波長板及び直線偏光素子をこの順番で積層しても、反射型液晶表示装置における表示用液晶パネルでの表示面側の基板として用いられる液晶配向用基板を得ることが可能になる。この場合、カラーフィルタ及び遮光層（ブラックマトリクス）は複屈折率層５上に設けられ、これらを覆うようにして直接又は透明電極パターンを介して配向膜が設けられる。これらの液晶配向用基板のいずれかを備えた反射型液晶表示装置では、リフレクターに入射する光の偏光状態を真の円偏光に近づけることができるので、コントラストの高い表示を行うことが容易になる。
【０１０８】
＜液晶表示装置＞
図１０は、本発明の液晶表示装置の一例を概略的に示す部分断面図である。図示の液晶表示装置３００は、表示用液晶パネル２００と、この表示用液晶パネル２００の背後に設置されたバックライト部２５０と、図示を省略した外部回路とを備えたアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶表示装置である。
【０１０９】
表示用液晶パネル２００は、表示面側の基板（第１の液晶配向用基板）として図９に示した液晶配向用基板７０を備え、背面側の基板（第２の液晶配向用基板）として液晶配向用基板１５０を備えたものである。
【０１１０】
上記の液晶配向用基板１５０は、光透過性基板１０５上に走査線、層間絶縁膜１１０、マトリクス状に配置された多数の画素電極１１５ａによって構成された透明電極パターン１１５、信号線１２０、保護膜（パッシベーション膜）１２５、スイッチング回路部、平坦化膜１３０、及び配向膜１３５を設けた構造を有している。
【０１１１】
走査線は、図１０に現れていないが、マトリクス状に配置された多数の画素電極１１５ａの１つの行に１本ずつ対応するようにして配置されて、前記の行の長手方向に延びている。各走査線は、例えばタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等の金属により形成することができる。これらの走査線は、層間絶縁膜１１０により覆われている。
【０１１２】
層間絶縁膜１１０は、例えばシリコン酸化物（ケイ素酸化物）等の電気絶縁性物質により形成されて、走査線と信号線１２０とを電気的に分離していると共に、画素電極１１５ａと走査線とを電気的に分離している。
【０１１３】
各画素電極１１５ａは、表示用液晶パネル２００における１つの画素に１つずつ対応するようにして、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明電極材料により形成されている。個々の画素電極１１５ａの平面視上の形状は、例えば、四角形、四角形の１つの角部を矩形に切り欠いてできる六角形等の多角形とすることができる。
【０１１４】
信号線１２０は、マトリクス状に配置された多数の画素電極１１５ａの１つの列に１本ずつ対応するようにして配置されて、前記の列の長手方向に延びている。各信号線１２０は、例えばタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等の金属により形成することができる。これらの信号線１２０は、保護膜１２５により覆われている。
【０１１５】
保護膜１２５は、例えばシリコン窒化物等によって形成されて、その下の部材を保護している。また、信号線１２０と画素電極１１５ａとを電気的に分離している。
【０１１６】
スイッチング回路部は、図１０に現れていないが、１つの画素電極１１５ａに１つずつ対応して配置されて、このスイッチング回路部が対応している画素電極１１５ａと走査線及び信号線１２０とを電気的に接続している。個々のスイッチング回路部は、対応する走査線から信号の供給を受けて、信号線１２０と画素電極１１５ａとの導通を制御する。各スイッチング回路部は、例えば１個のアクティブ素子を用いて構成することができる。前記のアクティブ素子としては、例えば薄膜トランジスタ等の３端子型素子やＭＩＭ（Metal Insulator Metal） ダイオード等の２端子型素子が用いられる。
【０１１７】
平坦化膜１３０は、保護膜１２０及び透明電極パターン１１５を覆うようにして形成されて、配向膜１３５を形成するための平坦面を提供している。この平坦化膜１３０は、例えば図９に示した液晶配向用基板７０における平坦化膜６１と同様にして形成することができる。
【０１１８】
配向膜１３５は、表示用液晶パネル２００での液晶セル中の液晶を垂直配向させることができる垂直配向膜、又は、前記の液晶を水平配向させることができる水平配向膜である。配向膜１３５として垂直配向膜及び水平配向膜のどちらを用いるかは、液晶表示装置３００の動作モード等に応じて適宜選択可能である。
【０１１９】
上述した構造を有する液晶配向用基板１５０と前述した液晶配向用基板７０とは、液晶配向用基板７０における配向膜６５と液晶配向用基板１５０における配向膜１３５とが互いに対向するようにして、間隔をあけた状態でシール材（熱硬化性樹脂）１６０により貼り合わされている。液晶配向用基板７０、１５０同士の間隔（セルギャップ）は、図示を省略したスペーサ（例えば球状スペーサ又は柱状スペーサ）により一定に保たれており、両者の間の空隙には液晶材料が充填されて液晶層１７０を形成している。
【０１２０】
また、液晶配向用基板７０の外表面には、光学的に１軸性で光軸が面内にある位相差フィルム（いわゆる「＋Ａプレート」）１７２が貼付されており、その上には検光子１７４が貼付されている。一方、液晶配向用基板１５０の外表面には、偏光子１７６が貼付されている。検光子１７４と偏光子１７６とは、互いに直交ニコルの関係となるように配置することもできる、互いに平行ニコルの関係となるように配置することもできる。バックライト部２５０は、偏光子１７６の背後に配置されている。
【０１２１】
このような構成を有する液晶表示装置３００は、例えばＶＡ（垂直配向）方式やＴＮ（ツイステッドネマティック）方式の透過型液晶表示装置とすることができる。ＶＡ方式の液晶表示装置とする場合には、配向膜６５、１３５としてそれぞれ垂直配向膜が用いられ、ＴＮ方式とする場合には配向膜６５、１３５としてそれぞれ水平配向膜が用いられる。液晶表示装置３００においては、第１の液晶配向用基板として液晶配向用基板７０が用いられており、かつ、液晶配向用基板７０の外表面に位相差フィルム１７２が貼付されているので、この液晶表示装置３００は、液晶配向用基板７０についての説明の中で述べた理由と同じ理由から、表示特性に優れたものを高い生産性の下に得ることが容易である。
【０１２２】
また、複屈折率層５の耐熱性が比較的高いことから、液晶表示装置３００は、室内用の液晶表示装置として用いることができることは勿論、比較的高温環境に曝される車載用の液晶表示装置としても用いることができる。
【０１２３】
なお、本発明の液晶表示装置は、表示面側に位置する第１の液晶配向用基板と背面側に位置する第２の液晶配向用基板とを有する表示用液晶パネルを備え、第１の液晶配向用基板及び第２の液晶配向用基板のうちの少なくとも一方として前述した本発明の液晶配向用基板を用いたものであればよい。
【０１２４】
この液晶表示装置の動作モードはＩＰＳ方式、ＶＡ方式、ＴＮ方式等、適宜選択可能であり、その表示方式や駆動方式も適宜選択可能である。表示用液晶パネルの構造は、第１の液晶配向用基板及び第２の液晶配向用基板のうちの少なくとも一方として本発明の液晶配向用基板が用いられていれば、得ようとする液晶表示装置の動作モード、表示方式、駆動方式等に応じて適宜選定可能である。
【実施例】
【０１２５】
＜実施例１；光学素子の製造＞
（準備工程及び配向工程）；
まず、光透過性基材として、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板（ＮＨテクノガラス社製のＮＡ−３５）を用意した。また、図５（ｃ）に示した式（III） で表される多官能重合性液晶２２重量部と、重合性のカイラル剤１．８重量部と、光重合開始剤１．３重量部とをクロロベンゼン７４．９重量部に溶解させて、複屈折率層形成用のコーティング組成物を調製した。このとき、重合性のカイラル剤としては、図４（ａ）に示した式（ｉ）で表される化合物の１つである下式のものを用いた。式中のｎは、１〜６の整数を表す。また、光重合開始剤としてはチバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製のイルガキュアー９０７（Ｉｒｇ９０７）（商品名）を用いた。
【０１２６】
【化１】
2005215631.tif 000003
【０１２７】
次に、上記のガラス基板上に複屈折率層形成用のコーティング組成物をスピンコートして塗膜を形成し、この塗膜を８０℃で３分間加熱した。塗膜は、加熱されるにつれて白濁状態から透明状態へと変化した。このことから、塗膜中の重合性液晶が加熱により結晶相から液晶相に相転移したことが確認された。
【０１２８】
（架橋工程）；
重合性液晶が相転移した塗膜を８０℃に加熱したまま、この塗膜に窒素ガス雰囲気中で紫外線を照射して、塗膜中の重合性液晶を三次元架橋させた。このときの紫外線の照射は、超高圧水銀灯を光源として備えた紫外線照射装置を用いて、照射強度２０ｍＷ／ｃｍ２ 、照射時間５秒の条件の下に行った。
【０１２９】
上記の架橋工程まで行うことにより、前記の式（III） で表される重合性液晶と上述のカイラル剤とを含有した複屈折率層が形成され、目的とする光学素子が得られた。この光学素子における複屈折率層の膜厚を触針式段差計により測定したところ、約１．５μｍであった。
【０１３０】
（評価）；
得られた光学素子のリタデーションを測定波長５５０ｎｍの条件の下に王子計測機器社製のＫＯＢＲＡ−２１を用いて測定したところ、厚さ方向のリタデーションは１ｎｍであった。また、光学素子を水平に配置したときの厚さ方向を基準とし、この方向から任意の方向に光学素子をあおると、リタデーションが変化した。例えば、光学素子をその厚さ方向から４５°傾斜させたときのリタデーションは２７ｎｍ程度であった。これらの測定結果及び複屈折率層の形成条件を考慮すると、この光学素子における複屈折率層では、重合性液晶がプレーナ状態のコレステリック相に配向しているものと考えられる。
【０１３１】
また、光学素子を２００℃に加熱しても、複屈折率層は相転移を起こさずに透明状態を維持していた。このことから、上記の複屈折率層では、重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されているものと判断される。この光学素子における複屈折率層のヘイズ値を日本電色工業社製の測定装置（商品名；ＮＤＨ２０００）により測定したところ、１％であった。
【０１３２】
＜実施例２；光学素子の製造＞
（準備工程、配向工程、及び架橋工程）
複屈折率層形成用のコーティング組成物を調製するにあたって、アミン系シランカップリング剤（東芝シリコーン社製のＴＳＬ８３３１）を０．０５重量部併用し、かつ、クロロベンゼンの使用量を７４．８５重量部に変更した以外は実施例１と同じ条件の下に準備工程、配向工程、及び架橋工程を順次行って、光学素子を得た。この光学素子における複屈折率層の膜厚は、約１．５μｍである。
【０１３３】
（評価）
得られた光学素子のリタデーションを実施例１と同様にして測定したところ、厚さ方向のリタデーションは０ｎｍであった。また、光学素子を水平に配置したときの厚さ方向を基準とし、この方向から任意の方向に光学素子をあおると、リタデーションが変化した。これらの測定結果及び複屈折率層の形成条件を考慮すると、この光学素子における複屈折率層では、重合性液晶がプレーナ状態のコレステリック相に配向しているものと考えられる。
【０１３４】
また、光学素子を２００℃に加熱しても、複屈折率層は相転移を起こさずに透明状態を維持していた。このことから、上記の複屈折率層では、重合性液晶の分子配列がプレーナ状態のコレステリック相構造を形成したまま架橋により固定されているものと判断される。この光学素子における複屈折率層のヘイズ値を実施例１と同様にして測定したところ、０．１％以下であった。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】図１（ａ）は、本発明の光学素子の基本的な断面構造の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した複屈折率層の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】重合性のカイラル剤の一例を表す式である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｂ）は、それぞれ、重合性のカイラル剤の他の例を表す式である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｂ）は、それぞれ、重合性のカイラル剤の更に他の例を表す式である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、それぞれ、多官能重合性液晶の一例を表す式であり、図５（ｄ）〜図５（ｇ）は、それぞれ、単官能重合性液晶の一例を表す式である。
【図６】本発明の光学素子の基本的な断面構造の他の例を示す概略図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、それぞれ、本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。
【図８】本発明の光学素子の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。
【図９】本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の一例を示す概略図である。
【図１０】本発明の液晶表示装置の一例を概略的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  光透過性基材（ガラス基板）
５、５Ａ、５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ  複屈折率層
１０、２０、３０、４０、５０、６０  光学素子
１１、５１  光透過性基材
１１ａ  樹脂基板
１１ｂ  ケイ素酸化物膜
２２  光吸収型カラーフィルタ
６５  配向膜
７０  液晶配向用基板（第１の液晶配向用基板）
１５０  第２の液晶配向用基板
２００  表示用液晶パネル
３００  液晶表示装置
【図１】
2005215631.tif 000004
【図２】
2005215631.tif 000005
【図３】
2005215631.tif 000006
【図４】
2005215631.tif 000007
【図５】
2005215631.tif 000008
【図６】
2005215631.tif 000009
【図７】
2005215631.tif 000010
【図８】
2005215631.tif 000011
【図９】
2005215631.tif 000012
【図１０】
2005215631.tif 000013