(57)【要約】【課題】重合性液晶を液晶規則性を示す温度で保持した後冷却しても、常温に戻してから露光／現像の工程までの間に再結晶化する問題があった点を、新たな工程の追加の必要もなく、必要に応じてパターン化も可能な光学素子の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】配向能を有する基材２上に、重合性液晶組成物を塗布して塗膜３ａを形成し、液晶規則性を示す温度に加熱して液晶規則性を発現させた後、液晶転移点以下の冷却温度に冷却して保持し、１時間以内に全面もしくはパターン状に電離放射線を照射することにより課題を解決することができた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配向能を有する基材上に、重合性液晶材料を含む塗工液を塗布して塗膜を形成する第１の工程、前記塗膜を前記重合性液晶材料が液晶規則性を示す温度に加熱してプレナー配向させる第２の工程、前記塗膜を前記重合性液晶材料の液晶転移点以下の温度に冷却し、冷却後、前記液晶転移点以下の温度域で保持する第３の工程、および前記塗膜に電離放射線を照射して前記重合性液晶組成物を硬化させて硬化物の層を形成する第４の工程を含み、かつ、前記液晶転移点以下の温度に保持する時間が１時間以内であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記液晶規則性がネマチック液晶規則性、もしくは、コレステリック液晶規則性であることを特徴とする、請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記第３の工程における前記液晶転移点以下の温度と、前記液晶転移点との温度差が５０℃以内であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記第４の工程において、前記電離放射線をパターン状に照射すること、および、前記第４の工程を行った後、現像することにより、パターン状の硬化物の層を形成する第５の工程を行なうことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３いずれかに規定された製造方法を実施した後、前記硬化物の層が形成された基材上に、前記第１〜前記第４の各工程を行なうことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項４に規定された製造方法を実施した後、前記パターン状の硬化物の層が形成された基材上に、前記第１〜第５の各工程を行なうことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６いずれかに記載の製造方法により得られたことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重合性液晶材料から形成された液晶層を備えた光学素子の製造方法に関するものである。また、本発明はそのような製造方法により得られた光学素子に関するものでもある。
【０００２】
【従来の技術】
重合性液晶や高分子液晶等の材料からなる液晶層を備えた光学素子は、カラーフィルターや位相差フィルム等の光学素子として、液晶表示装置等の画像表示装置に組み込まれ、用いられることが多い。
【０００３】
このような液晶層を備えた光学素子の製造方法としては、一般に、液晶性を有する材料を溶剤に溶解して得られる溶液を、配向能を有する基材上に塗布して薄膜状の液晶層を形成する方法がとられている。特に、重合性液晶材料を用い、電離放射線を照射する方法によると、十分な硬化が行える上、液晶層のパターン化が容易になる利点もある。
【０００４】
このような光学素子を作製するためには、重合性液晶材料が液晶規則性を示した状態で硬化することが多く、重合性液晶材料が常温で結晶性を示すものを用いた場合には、液晶相を示す温度に加熱する方法が用いられているが、この加熱の際に基材のたわみが生じたり、電離放射線をフォトマスクを介してパターン状に照射する場合にはフォトマスクのたわみを生じる場合がある。このため、重合性液晶材料が液晶相を形成したのち冷却し、重合性液晶材料が液晶相を示した状態で硬化する必要がある。
【０００５】
例えば、ディスコチック液晶性材料を溶解した溶液を基材上に塗布し、熱処理を行なって配向構造を形成した後、急冷して、配向構造を安定に維持し得ることを可能にするとした光学フィルムの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、重合性基を有する液晶性化合物および光反応型カイラル剤を含む液晶層を形成する際に、光を画像様に照射するのに先立って、透明化処理（液晶層を加熱する処理工程およびこれに続く急冷工程が例示されている。）を行なうことにより、解像度が高いカラーフィルターを低コストで提供し得ることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２９３２１０号公報（第１２−１３頁）
【特許文献２】
特開２００２−２６７８２９号公報（第７−９頁）
【０００７】
しかしながら、前者のディスコチック液晶を用いる方法では、液晶がハイブリッド配向してしまい、プレナー配向を得ることができないため、ネマチック液晶を用いたλ／４板や、垂直配向モードＬＣＤの補償として用いることができるＡプレートやコレステリック液晶を用いたＣプレートを所望の光学性能を示すように作製することができないという問題点がある。
【０００８】
また、後者の光反応カイラル剤を用いる方法では、カイラル部位と光照射することにより構造変化を生じる光反応部位を有する光反応カイラル剤を用いる。この方法の場合では、現像工程を行わないため、一回のコーティングによって、カラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂを作製しなければならない。このようにしてカラーフィルターを作成するには、露光によりカイラル剤が構造変化することにより、液晶の螺旋構造の捻れ力を変化させる必要がある。しかしながら、構造変化した分子が不純物となり、コレステリック層自体の光学安定性が低下し、液晶表示装置に組み込んだ場合に鮮明な表示ができなくなるおそれがある。
【０００９】
さらに、常温で結晶性を示す重合性液晶材料を用いた場合、塗膜を重合性液晶材料が液晶規則性を示す温度に加熱後、液晶転移点以下の温度に冷却したのち露光／現像の工程までの間に再結晶化する問題があり、再結晶化により透明性および光学機能が低下し、また結晶が異物となるため、配向不良、歩留まり低下の原因ともなっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来技術の欠点を考慮してなされたものであり、光学的に欠陥が少なく、その上、必要に応じてパターン化も可能な光学素子の製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者の検討の結果、重合性液晶材料を含む電離放射線の照射により重合し得る重合性液晶組成物の塗膜を、液晶規則性を示す温度に加熱して液晶規則性を発現させた後、液晶転移点以下の温度に冷却して保持し、１時間以内に電離放射線を照射して硬化させることにより、液晶規則性および透明性が保たれることが判明し、本発明に到達することができた。
【００１２】
第１の発明は、配向能を有する基材上に、重合性液晶材料を含む塗工液を塗布して塗膜を形成する第１の工程、前記塗膜を前記重合性液晶材料が液晶規則性を示す温度に加熱してプレナー配向させる第２の工程、前記塗膜を前記重合性液晶材料の液晶転移点以下の温度に冷却し、冷却後、前記液晶転移点以下の温度域で保持する第３の工程、および前記塗膜に電離放射線を照射して前記重合性液晶組成物を硬化させて硬化物の層を形成する第４の工程を含み、かつ、前記液晶転移点以下の温度に保持する時間が１時間以内であることを特徴とする光学素子の製造方法に関するものである。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記液晶規則性がネマチック液晶規則性、もしくは、コレステリック液晶規則性であることを特徴とする光学素子の製造方法に関するものである。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記第３の工程における前記液晶転移点以下の温度と、前記液晶転移点との温度差が５０℃以内であることを特徴とする光学素子の製造方法に関するものである。
【００１５】
第４の発明は、第１〜第３いずれかの発明において、前記第４の工程において、前記電離放射線をパターン状に照射すること、および、前記第４の工程を行った後、現像することにより、パターン状の硬化物の層を形成する第５の工程を行なうことを特徴とする光学素子の製造方法に関するものである。
【００１６】
第５の発明は、第１〜第３いずれかの発明に規定された製造方法を実施した後、前記硬化物の層が形成された基材上に、前記第１〜前記第４の各工程を行なうことを特徴とする光学素子の製造方法に関するものである。
【００１７】
第６の発明は、第４の発明に規定された製造方法を実施した後、前記パターン状の硬化物の層が形成された基材上に、前記第１〜第５の各工程を行なうことを特徴とする光学素子の製造方法に関するものである。
【００１８】
第７の発明は、第１〜第６いずれかの発明の製造方法により得られたことを特徴とする光学素子に関するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を引用しながら、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の光学素子の製造方法の基本的な態様における各工程を示す図である。図２は本発明の光学素子の製造方法により、パターン化された重合性液晶材料の硬化物の層、即ち、液晶層を形成する際の各工程を示す図である。図３および図４は、各々図１もしくは図２を引用して説明する方法を繰り返すことにより、二つの液晶層を重ねて形成することを説明するための図である。
【００２０】
図１を引用しながら、本発明の光学素子の製造方法の基本的な態様を説明する。まず、図１（ａ）に示す基材２の片面（図中の上面である。）の全面に、重合性液晶材料を含む塗工液を塗布し、塗布後、必要に応じ乾燥させることにより、塗膜３ａを形成する（図１（ｂ））。なお、基材２としては、少なくとも塗膜３ａを形成する側の面が配向能を有するものを用いる。
【００２１】
形成された塗膜３ａを適宜な加熱手段を用いて加熱する（図１（ｃ））。この加熱は、塗膜３ａ中の重合性液晶材料が少なくとも液晶規則性を示す温度以上になるよう、実際には、塗膜３ａがその温度以上になるよう行なう。加熱により塗膜が到達した温度以上でしばらく維持し、液晶規則性を発現させる。その後、冷却板４を基材２に接触させる等の適宜な手段により、塗膜３ａを冷却する（図１（ｄ））。冷却は、塗膜の温度が重合性液晶材料の液晶転移点（液晶転移温度のことである。）以下の温度になるよう行ない、冷却後、液晶転移点以下の温度域で保持する。
【００２２】
上記のように、液晶転移温度以下の温度域で保持した塗膜３ａに対し、塗膜３ａの全面に電離放射線を照射して、塗膜３ａを構成する重合性液晶材料を硬化させることにより図１（ｅ））、基材２上の全面に重合性液晶材料の硬化物の層、即ち液晶層３ａ’を有する光学素子１を得る（図１（ｆ））。この電離放射線を照射するタイミングは、塗膜３ａを液晶転移点以下の温度に冷却する冷却開始時から、１時間以内に行なうことが望ましい。
【００２３】
次に、図２を引用して、本発明の光学素子の製造方法により、パターン化された液晶層を形成する方法を説明する。図２（ａ）〜図２（ｄ）までの、即ち、基材２の片面に、重合性液晶材料の塗膜３ａを形成し、塗膜中の重合性液晶材料が少なくとも液晶規則性を示す温度以上になるよう加熱し、加熱後、塗膜の温度を重合性液晶材料の液晶転移点以下の温度になるよう冷却し、冷却後、液晶転移点以下の温度域で保持するまでの各工程は、図１（ａ）〜図１（ｄ）を引用して説明した各工程と同じである。
【００２４】
冷却後の塗膜３ａに電離放射線を照射する際に、図１を引用して説明した上記の例においては塗膜３ａの全面に電離放射線を照射したが、この例においては、電離放射線をパターン状に照射する。電離放射線をパターン状に照射するには、図２（ｅ）に示すようにフォトマスク５を介して電離放射線を照射するか、適宜な手段を用いて電離放射線を走査することにより行なう。
【００２５】
電離放射線をパターン状に照射すると、重合性液晶材料が、照射により硬化部分と、未硬化部分に区分されるので、照射後に現像を行なうことにより、未硬化の部分を除去して、パターン化された重合性液晶材料の硬化物の層３ａ’を有する光学素子１を得る（図２（ｆ））。
【００２６】
この図２を引用して説明する例においても、電離放射線を照射するタイミングは、塗膜３ａを重合性液晶材料の液晶転移点以下の温度に冷却してから１時間以内に行なうことが望ましい。
【００２７】
基材２の片面に形成する重合性液晶材料の硬化物の層、即ち液晶層３ａ’は、上記のように一層を形成するのに限られるものではなく、図３および図４を引用して以降に説明するように、二層以上を形成してもよい。
【００２８】
図３は、図１を引用して説明したような、基材２上の全面に重合性液晶材料の硬化物の層を二層形成する工程の一部を示す図である。まず、図１（ａ）〜（ｆ）を引用して説明した各工程を順次行ない、基材２上の全面に第１の重合性液晶材料の硬化物の層３ａ’を形成する。図３（ａ）は、図１を引用して説明した際の最終の製品の状態、即ち、図１（ｆ）で示すものと同じで、基材２の片面に第１の重合性液晶材料の硬化物の層３ａ’が形成された状態を示す。
【００２９】
次に、基材２の片面に形成された重合性液晶材料の硬化物の層３ａ’上の全面に、重合性液液晶材料を含む塗工液を新たに塗布して、第２のの塗膜３ｂを形成する（図３（ｂ））。塗膜３ｂを形成するために用いる第２の塗工液としては、既に形成されている重合性液晶組成物の硬化物の層３ａ’を形成する際に用いた第１の塗工液と同じものでも、異なるものでもよい。
【００３０】
塗布により形成された第２の塗膜３ｂには、図１（ｃ）〜図１（ｆ）を引用して説明したのと同様、加熱、冷却、および電離放射線の照射を行なって、第２の重合性液晶材料の硬化物の層３ｂ’を形成する（図３（ｃ））。従って、基材２の片面に重合性液晶材料の硬化物の層３ａ’が形成されたものを基材と見なせば、重合性液晶材料を含むの第２の塗膜を形成して、加熱、冷却、および電離放射線の照射を行なう各工程は、第１および第２の塗工液が同一か異なるかを別にすれば、図１（ａ）〜図１（ｆ）を引用して説明した各工程と同じであり、これら各工程を二回繰り返すことにより、基材２の片面の全面に重合性液晶材料の硬化物の層３ａ’および３ｂ’の二層を有する光学素子１を得る。各工程を三回以上繰り返せば、基材２の片面の全面に重合性液晶材料の硬化物の層を三層以上形成することもできる。
【００３１】
図３を引用した上記の説明によれば、二層以上の重合性液晶材料の硬化物の層がいずれも基材の片面の全面に形成されるが、図２を引用して説明したように、パターン化された重合性液晶材料の硬化物の層を二層以上形成することもできる。図４は、図２を引用して説明したような、基材２上にパターン化された重合性液晶材料の硬化物の層を二層形成する工程の一部を示す図である。まず、図２（ａ）〜（ｆ）を引用して説明した各工程を順次行ない、基材２上に第１の重合性液晶組成物のパターン化された第１の硬化物の層３ａ’を形成する。図４（ａ）に示すものは、図２（ｆ）で示すものと同じである。
【００３２】
次に、基材２の片面に形成された第１の重合性液晶材料のパターン化された硬化物の層３ａ’上を含む基材２上の全面に、第２の重合性液晶材料の塗膜３ｂを形成する（図４（ｂ））。塗膜３ｂを形成するために用いる第２の重合性液晶材料は、第１の重合性液晶材料のパターン化された硬化物の層３ａ’を形成する際に用いた重合性液晶材料と同じものでも、異なるものでもよい。
【００３３】
塗布により形成された第２の塗膜３ｂには、図２（ｃ）〜図２（ｆ）を引用して説明したのと同様、加熱、冷却、電離放射線のパターン状の照射、および現像を行なうことにより、基材２の片面に重合性液晶材料のパターン化された硬化物の層３ａ’および３ｂ’の二層を有する光学素子１を得る（図４（ｃ））。電離放射線のパターン状の照射の際のパターンを同一にすれば、これら二層の硬化物の層３ａ’および３ｂ’を、同じ平面形状とすることができる。従って、塗膜の形成、加熱、冷却、電離放射線のパターン状の照射、および現像の各工程を三回以上繰り返すことにより、基材２の片面の全面に重合性液晶材料のパターン化された硬化物の層を三層以上形成することもできる。
【００３４】
上記において、電離放射線のパターン状の照射の際のパターンを異ならせることにより、重合性液晶材料のパターン化された硬化物の層を二種類以上基材２上にならべて配置することができる。このことを利用すれば、液晶ディスプレイにおけるカラーフィルターの赤色、緑色、および青色の各微細着色区域に対応して、それぞれの画像光の波長に適した位相差量を有した三種類の位相差層を形成することができ、また、コレステリックカラーフィルターを作製することもできる。
【００３５】
二層以上の重合性液晶材料の硬化物の層が積層した構造においては、重合性液晶材料の硬化物の層どうしの界面では、両層の屈折率の差がほとんど生じないから、界面における光の反射を減らすことができる利点がある。例えば、二層の下層（基材２側）をＡプレートして機能するネマチック液晶層とし、上層をＣプレートとして機能するコレステリック液晶層とすると、直線偏光板の視野角補償層として機能し、界面反射が少ない光学素子が得られる。さらに、本発明によれば、冷却開始時から１時間以内に電離放射線を照射することにより、透明性の高いものが得られる。
【００３６】
図３および図４を引用した説明では、重合性液晶材料の硬化物の二層以上の各層は、いずれも基材２の全面に形成されたものであるか、もしくは基材の一部にパターン化されて形成されたものであることを前提に説明したが、重ねられた重合性液晶材料の硬化物の二層以上の各層の一つが基材２の全面に形成されたものであり、他の層が基材の一部にパターン化されて形成されたものでもあることもあり得る。また、基材２として、その両面が配向能を有するものを用い、二層以上の重合性液晶材料の硬化物の層を、基材２の両面に分けて形成することもできる。
【００３７】
基材２としては、ガラス、シリコン、もしくは石英等の無機基材か、次に列挙するような有機基材を挙げることができる。即ち、有機基材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、もしくはシンジオタクティック・ポリスチレン等、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、もしくはポリエーテルニトリル等、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、もしくはポリノルボルネン系樹脂等、または、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、もしくは熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。基材２の厚みには、特に限定は無いが、用途に応じ、例えば、５μｍ〜１ｍｍ程度のものが使用される。基材２としては、上記のような素材のみからなるものに限らず、上記のような素材のものの上にカラーフィルター層等の光学素子が形成されたものであってもよい。
【００３８】
基材２の重合性液晶材料の硬化物の層を形成する側の表面は、配向能を有するものであることが望ましい。基材２への配向能の付与は、基材２が有機基材であるときは、基材２を延伸することにより行なうこともできるが、一般的には配向膜を形成することにより行なう。
【００３９】
配向膜は、例えば、ポリアミド樹脂もしくはポリイミド樹脂等の樹脂を溶解した樹脂組成物を塗布し、乾燥させることにより基材２上に被膜を形成した後、布を巻き付けたローラ等により被膜を所定の方向に摩擦するラビングを施すことにより、形成することができる。なお、重合性液晶組成物の層を二層以上重ねる際には、一層目と二層目の間、もしくは二層目と三層目の間等に配向膜を積層してもよいが、下層が配向能を有していれば、配向膜を省くことができる。
【００４０】
重合性液晶材料の塗膜を形成するための塗工液は、いずれも、重合性液晶材料と溶剤を主成分とするものであり、また、所望により光重合開始剤または／およびカイラル剤を含んでいてもよい。重合性液晶材料としては、重合性液晶モノマー、重合性液晶オリゴマー、もしくは重合性液晶高分子を挙げることができる。
このような重合性液晶材料としては、通常、それ自体がネマチック規則性もしくはスメクチック規則性を有するものが用いられるが、特にそれらに限定されるものではなく、コレステリック規則性を有するものであってもよい。また、光学素子によっては、コレステリック液晶性が必要なこともあり、そのような場合には、上記のネマチック規則性もしくはスメクチック規則性を有する重合性液晶材料に、カイラル剤を加えることにより、コレステリック規則性を付与することができる。
【００４１】
重合性液晶材料の硬化物の層として、光軸が層の面内方向に平行な位相差制御層（Ａプレートとも言う。）を形成する場合には、ネマチック液晶相を呈する重合性モノマー、重合性オリゴマー、もしくは重合性液晶高分子を重合させることにより形成することができ、また、光軸が面内方向に垂直な位相差制御層（Ｃプレートとも言う。）を形成する場合には、ネマチック液晶相を呈する重合性モノマー、重合性オリゴマー、もしくは重合性液晶高分子とカイラル剤を混合して用いて、同様に形成することができる。なお、重合性基を有しない液晶化合物を用いても位相差制御層を形成することは可能であるが、得られる位相差制御層の耐熱性および膜の硬度が低いため、液晶セル内に設ける位相差制御層としては、不十分である。
【００４２】
重合性液晶材料としては、例えば特表平１０−５０８８８２号に、また、重合性カイラル剤としては、例えば特開平７−２５８６３８号に開示されているような公知のものを使用することができるが、より具体的には、重合性液晶材料としては、下記式（１）〜式（１１）に示すようなものが、また、重合性カイラル剤としては、下記式（１２）〜式（１４）に示すようなものを例示することができる。これらの重合性液晶材料は、１種もしくは２種以上を用いることができる。
【００４３】
【化１】
2005055486.tif 000003
【００４４】
【化２】
2005055486.tif 000004
【００４５】
【化３】
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【００４６】
【化４】
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【００４７】
【化５】
2005055486.tif 000007
【００４８】
【化６】
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【００４９】
【化７】
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【００５０】
【化８】
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【００５１】
【化９】
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【００５２】
【化１０】
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【００５３】
【化１１】
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【００５４】
【化１２】
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【００５５】
【化１３】
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【００５６】
【化１４】
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【００５７】
【化１５】
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【００５８】
【化１６】
2005055486.tif 000018
【００５９】
上記各式の表記において、「式１１」〜「式１４」中のいずれもメチレン基の数（アルキレン基の鎖長）を示すａ〜ｅはいずれも整数であって、まず、ａ、ｂが、各々個別に２〜１２であり、より好ましくは４〜１０、特に好ましくは６〜９であり、ｃ、ｄはいずれも２〜１２であり、より好ましくは４〜１０であり、特に好ましくは６〜９であり、さらにｅは２〜６である。また、「式１２」および「式１３」中のＹは、「化１５」および「化１６」に示す「式ｉ」〜「式ｘｘ」のいずれかであって、より好ましくは、「式ｉ」、「式ｉｉ」、「式ｉｉｉ」、「式ｖ」、もしくは「式ｖｉｉ」のいずれかである。
【００６０】
基材２上への重合性液晶材料の塗膜を形成するための塗工液の、塗布は各種コーティング方法を用いて行ない、塗膜１２を形成する。各種コーティング方法としては、具体的には、スピンコーティング法、ダイコーティング、スリットコーティング、スライドコーティング、ロールコーティング、もしくはその他の適宜な方法を挙げることができるが、あるいは各種印刷法を利用することもできる。
【００６１】
基材２上への塗布により形成された重合性液晶材料の塗膜は、溶剤を含む場合には、放置するか、冷風もしくは熱風を当てる風乾を行なって、塗膜中の溶剤を蒸発させる。溶剤の蒸発は減圧乾燥によって行なってもよい。
【００６２】
加熱は、塗膜中の重合性液晶材料が液晶規則性を発現する温度に、実際には、重合性液晶材料が液晶規則性を発現する温度以上に塗膜を加熱して昇温させることにより行なう。また、加熱の時間としては、塗膜が液晶規則性を発現するのに十分な時間を取る必要がある。
【００６３】
加熱は、加熱用オーブンもしくはトンネル状の熱風炉での加熱、加熱板や加熱ローラの接触による加熱、赤外線の照射、もしくは誘導加熱等を利用することができるが、温度制御が容易である点で、加熱用オーブンもしくはトンネル状の熱風炉での加熱、または加熱板や加熱ローラの接触による加熱によることが好ましい。これらの加熱の手段は、塗膜側もしくは基材側のいずれの側からも適用可能である。
【００６４】
重合性液晶材料が液晶規則性を発現する温度以上に加熱された塗膜は、重合性液晶材料の液晶転移点以下の温度になるまで冷却する。冷却する温度は、この液晶転移点以下であることが好ましいが、過度に低くすると、重合性液晶材料の再結晶が起きやすいので、液晶転移点との差が５０℃以内となる温度で冷却することが好ましい。冷却は、水冷方式等で冷却した冷却板や冷却ローラの接触による冷却、もしくは冷風の吹付け等によることが好ましい。これらの冷却の手段は、塗膜側もしくは基材側のいずれの側からも適用可能である。
【００６５】
冷却後は、塗膜が液晶転移点以下の温度になるよう保持するが、このとき、一定温度で保持してもよいが、一定温度ではなく、上限が液晶転移点以下である温度域で保持すればよい。具体的には、液晶転移点以下の温度域の温度と、液晶転移点との温度差が５０℃以内であることが好ましい。
【００６６】
冷却温度で保持した塗膜３ａに対し、全面に電離放射線を照射する。この電離放射線を照射するタイミングは、塗膜３ａを冷却温度になるよう冷却を開始してから、望ましくは１時間以内であることが望ましい。このタイミングが１時間を超えると、重合性液晶材料の再結晶が起こり、得られる重合性液晶材料の硬化物の層の透明性が低下するか、もしくは異物の発生が起こる。なお、電離放射線を照射するまでの時間は、１時間以内であればよく、下限としては３秒以上であることが好ましい。
【００６７】
電離放射線としては、電子線、紫外線、可視光線、もしくは赤外線（熱線）を必要に応じて用いることができるが、一般的には、紫外線が好ましい。紫外線の光源としては、低圧水銀ランプ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、もしくはブラックライト等）、高圧放電ランプ、（高圧水銀ランプ、もしくはメタルハライドランプ等）、またはショートアーク放電ランプ（超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、もしくは水銀キセノンランプ等）を挙げることができる。
【００６８】
電離放射線として紫外線を用いる場合には、重合性液晶組成物の塗膜を形成するための塗工液に光重合開始剤を配合することが好ましい。このような光重合開始剤としては、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、または１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン等を挙げることができる。このような光重合開始剤は、重合性液晶材料１００（質量基準）に対し、０．０１〜２０％程度を配合することが好ましく、より好ましくは０．１〜１０％、特に好ましくは０．５〜５％である。なお、光重合開始剤の他に増感剤を、本発明の目的が損なわれない範囲で添加することもできる。
【００６９】
電離放射線をパターン状に照射するのは、電離放射線の透過部と非透過部とを所定の形状のパターンになるよう形成したフォトマスクを介して電離放射線を照射することによって行える。電子線を用いるときは、電磁的な走査や多角ミラーを用いた走査等により、マスクを介さないでパターン状に照射することができる。
【００７０】
電離放射線をパターン状に照射した後は、照射による硬化部分と未硬化部分とは、特定の溶剤に対する溶解性が異なる状態になる。このことを利用して未硬化の部分を溶解して除去するのが現像である。現像に用いる溶剤としては、種々の有機溶剤やアルカリ水溶液等から選択して用いることができる。
【００７１】
【実施例】
以下に実施例を用いて、本発明をより具体的に説明する。
（実施例）
厚み０．７ｍｍのガラス基材上に、ポリイミド系樹脂を樹脂成分とする配向膜形成用溶液を用いてスピンコーティングし、溶剤を蒸発させた後、２００℃の温度でポストベイクし、その後、ラビング処理を行って、厚みが０．１μｍの配向膜を形成した。
【００７２】
重合性液晶モノマーと光重合開始剤とを９９：１の質量比で混合した粉体をシクロヘキサノンで溶解して３０％（質量基準）の塗工液を作成した。重合性液晶モノマーとしては、下記「式１７」に示すモノアクリレート化合物（Ａ）と下記「式１８」のジアクリレート化合物（Ｂ）を８４：１６の質量比で混合したものを用いた。この重合性液晶モノマーは、３８℃の温度で融点（液晶転移点）を示し、これ以上の温度でネマチック相を示し、この相は１２３℃の温度でアイソトロピック相に変化するものである。また、光重合開始剤としては、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（チバ・スペシャルティー・ケミカルズ（株）製、イルガキュア（登録商標）９０７）を用いた。
【００７３】
【化１７】
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【００７４】
【化１８】
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【００７５】
上記の液晶層形成用溶液を用いて、ガラス基材上に形成した配向膜上にスピンコーティングし、溶剤を蒸発させた後、８０℃の温度で３分間加熱して塗膜中の液晶分子を配向させた。その後、内部に冷却水を循環させたクーリングプレート上に、ガラス基材側が接するようにして載置し、重合性液晶モノマーの液晶転移点より低い２２℃の温度に冷却し、その状態で１時間放置した。
【００７６】
上記の１時間放置後、直ちに、波長；３１３ｎｍ、照射線量；１００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を塗膜表面側より照射して重合性液晶モノマーを重合させ、厚み；３．６μｍのコレステリック液晶層を形成し、光学素子を製造した。
【００７７】
（比較例）
クーリングプレート上での冷却を２時間行なった以外は実施例と同様にして光学素子を製造した。
【００７８】
【化１９】
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【００７９】
実施例および比較例で製造した光学素子を、クラス１０００のクリーンルーム内で、１０万ルックスの高輝度光源を用いて目視検査して再結晶の数を１００ｍｍ×１００ｍｍの範囲で計数し、単位面積あたりの再結晶の数（単位：個／ｃｍ２）を算出した。結果は下記の「表１」に示す通りで、実施例で製造した光学素子は、単位面積あたりの再結晶の数が少ないが、比較例で製造した光学素子は、再結晶の数が実施例のものにくらべて多かった。なお、再結晶の数は、０．１以下であることが好ましい。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、液晶規則性が発現した塗膜を冷却後、１時間以内に電離放射線を照射して塗膜を硬化させるので、再結晶が起こる以前に硬化を行わせることができる。従って、異物をごく少なくすることができ、透明性を高くすることが可能な光学素子の製造方法を提供することができる。
【００８２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、液晶規則性をネマチック液晶規則性もしくはコレステリック規則性とすることにより、ＡプレートもしくはＣプレートとして機能する位相差膜を形成することが可能な光学素子の製造方法を提供することができる。
【００８３】
請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２の発明の効果に加え、液晶転移点との温度差を５０°以内と規定したので、電離放射線を照射するまでの重合性液晶組成物の再結晶化を防ぐことが可能な光学素子の製造方法を提供することができる。
【００８４】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３いずれかの発明の効果に加え、特定の場所に、特定の形状で、パターン状の重合性液晶組成物の硬化物の層を形成することが可能な光学素子の製造方法を提供することができる。従って、液晶パネルのカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂに対する各区域にパターン状の重合性液晶組成物の硬化物の層を形成することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長に対応した位相差層を形成することができる。また、コレステリック液晶を用いたカラーフィルターを作製することもできる。
【００８５】
請求項５の発明によれば、請求項１〜請求項３いずれかの発明の製造方法の各工程を繰り返すことにより、同様の重合性液晶組成物の硬化物の層を重ねて設けることができるので、各層を形成するための重合性液晶材料として、分子構造が類似もしくは同じものを用いることにより、重ねられた層どうしの間で屈折率差がほとんど生じることがない光学素子の製造方法を提供することができる。従って、下層をＡプレートとして機能するネマチック液晶層、上層をＣプレートとして機能するコレステリック液晶層とすれば、直線偏光板の視野角補償層として機能させることができ、界面反射が減少した、透明性が優れた光学素子を製造することができる。また、下層が上層の配向膜として機能する利点もある。
【００８６】
請求項６の発明によれば、請求項４の発明の製造方法の各工程を繰り返すことにより、同様の重合性液晶組成物の硬化物のパターン化された層を重ねて設けることができるので、各層を形成するための重合性液晶材料として、分子構造が類似もしくは同じものを用いることにより、重ねられた層どうしの間で屈折率差がほとんど生じることがない光学素子の製造方法を提供することができる。また、液晶パネルのカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂに対する各区域にパターン状の重合性液晶組成物の硬化物の層を形成することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長に対応した位相差層を形成することができる。さらに、透過型のコレステリック液晶を用いたカラーフィルターを作製することができる。
【００８７】
請求項７の発明によれば、請求項１〜請求項６いずれかの発明の製造方法によって得られ、各々の製造方法によってもたらされた効果を発揮し得る光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学素子の製造方法の一実施態様の各工程を示す図である。
【図２】本発明の光学素子の製造方法の別の実施態様の各工程を示す図である。
【図３】基材の全面に二層の液晶層を形成する各工程を示す図である。
【図４】基材の全面に二層の液晶層をパターン状に形成する各工程を示す図である。
【符号の説明】
１…………光学素子
２…………基材
３ａ………第１の塗膜（３ａ’………第１の硬化物の層）
３ｂ………第２の塗膜（３ｂ’………第１の硬化物の層）
４…………冷却板
５…………フォトマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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