JP2003167126A

JP2003167126A - 光学素子

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Publication number: JP2003167126A
Application number: JP2001368655A
Authority: JP
Inventors: Goji Ishizaki; 剛司石崎
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-13
Also published as: US6836313B2; US20030137619A1; US7006192B2; US20050041181A1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、画像表示装置等の光学機器に用い
た場合でも、精度を保つことが可能であり、光学機器に
組み込んだ際に荷重が加わった場合でも光学特性の変動
が生じ難い光学素子を提供することを主目的とするもの
である。【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、支
持材と、上記支持材上に重合性液晶材料が所定の液晶規
則性を有して硬化されてなる光学機能層とを有する光学
素子であって、上記光学機能層の硬度が、ヴィッカース
硬さ値で２０以上であることを特徴とする光学素子を提
供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重合性液晶材料を
重合させることにより得られる光学機能層を有する光学
素子であって、上記光学機能層の硬度の高い光学素子に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像表示装置等に用いられる
位相差フィルムや円偏光制御光学素子等の光学素子にお
いては、例えば液晶表示装置等の画像表示装置に組み込
まれて用いられる場合がある。このような画像表示装置
の製造に際しては、上記光学素子上に積層して他の部材
を構築する場合がある。例えば、光学素子が位相差フィ
ルムであって、液晶表示装置に用いられる場合等におい
ては、位相差フィルム上に液晶層のギャップを一定とす
るためのスペーサ（柱）を形成するといった場合であ
る。

【０００３】この際、光学素子自体の硬度が低い場合
は、上記スペーサ等を形成した際に、光学素子が歪んで
しまう可能性があり、これでは光学機器としての精度を
保つことができない。また、光学素子自体も多少の力が
加わっただけで歪んでしまっては、光学素子の光学特性
に変動が生じ問題となる可能性がある。

【０００４】一方、近年においては、重合性液晶材料を
重合させることにより得られる光学素子が提案されてい
る（例えば、特開２００１−１０００４５公報、特表平
１０−５０８８８２号公報等）。このような光学素子
は、液晶が有する特性を重合により固定化してフィルム
として用いることができるといった利点を有するもので
あるので、種々の用途への展開が期待されている。

【０００５】しかしながら、このような重合性液晶材料
を重合させて得られる光学素子は、それ自体の硬度を高
く保つといった提案は従来されておらず、上述した光学
機器としての精度や、光学素子自体の光学特性の変動等
の問題は未解決のままであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、画像表示装置等の光学機
器に用いた場合でも、精度を保つことが可能であり、光
学機器に組み込んだ際に荷重が加わった場合でも光学特
性の変動が生じ難い光学素子を提供することを主目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、請求項１に記載するように、支持材と、
上記支持材上に重合性液晶材料が所定の液晶規則性を有
して硬化されてなる光学機能層とを有する光学素子であ
って、上記光学機能層の硬度が、ヴィッカース硬さ値で
１７以上であることを特徴とする光学素子、さらには請
求項２に記載するように、支持材と、上記支持材上に重
合性液晶材料が所定の液晶規則性を有して硬化されてな
る光学機能層とを有する光学素子であって、上記光学機
能層の硬度が、鉛筆硬度でＢ以上であることを特徴とす
る光学素子を提供する。

【０００８】本発明によれば、光学機能層の硬度が、上
述した範囲内であるので、例えば光学機器等に組み込ん
だ場合でも、その上に他の部材を構築した際に変形して
精度が低下する等の不具合が生じることはない。また、
本発明の光学素子上に例えば液晶表示装置の液晶層のギ
ャップを一定に保つための柱状のスペーサが形成され、
部分的に力が加わった場合でも、上述したような高い硬
度を有することから、膜厚の局部的な変化が少なく、本
発明の光学素子が有する膜厚が影響するような光学特性
に関しての変動が生じる可能性を低下させることができ
る。

【０００９】上記請求項１または請求項２に記載された
発明においては、請求項３に記載するように、上記支持
材が、配向能を有する基材であってもよい。本発明の光
学素子は、重合性液晶材料が規則的な液晶相を呈した状
態で重合させて得られるものである。したがって、規則
的な液晶相を得るためには、配向能を有する基材上で形
成される必要があり、よって配向能を有する基材上にお
いてそのまま光学素子として用いることが、コスト的に
有利だからである。

【００１０】一方、上記請求項１または請求項２に記載
された発明においては、請求項４に記載するように、上
記支持材が、被転写基材であり、上記被転写材が透明基
板であってもよい。基材上に特定の機能が必要な場合等
においては、転写工程を経ることにより被転写体上に光
学機能層を形成することが可能であり、この際の被転写
材は、光学素子としての機能上、透明基板が用いられる
ことが好ましいからである。

【００１１】上記請求項１から請求項４までのいずれか
の請求項に記載された発明においては、請求項５に記載
するように、上記重合性液晶材料が、重合性液晶モノマ
ーであり、上記所定の液晶規則性がネマチック規則性ま
たはスメクチック規則性であり、上記光学機能層が位相
差層であることが好ましい。このような位相差層を有す
る光学素子を用いる場合において、位相差層の硬度は精
度面等において重要であるからである。

【００１２】また、上記請求項１から請求項４までのい
ずれかの請求項に記載された発明においては、請求項６
に記載するように、上記重合性液晶材料が、重合性液晶
モノマーおよび重合性カイラル剤であり、所定の液晶規
則性がコレステリック規則性であり、上記光学機能層が
コレステリック層であることが好ましい。このようなコ
レステリック層、すなわちコレステリック規則性を有し
た状態で固定化された層は、円偏光制御層として機能す
るものであるので、この場合もその硬度は精度上重要で
あるからである。

【００１３】上記請求項１から請求項６までのいずれか
の請求項に記載された発明においては、請求項７に記載
するように、上記光学機能層上に保護層が形成されてい
ることが好ましい。保護層を設けた場合でも、光学機能
層の硬度が上述した範囲内であれば、保護層上の硬度を
高いものとすることが可能であることから、これを光学
機器に用いた場合に精度面で好ましいからである。

【００１４】本発明においては、請求項８に記載するよ
うに、配向能を有する基材を調製する工程と、上記基材
上に少なくとも重合性液晶材料を含む液晶層形成用組成
物を積層し、所定の液晶規則性を有する液晶層を形成す
る工程と、上記液晶層をＮ−Ｉ転移点以下で熱処理する
工程と、上記液晶層に室温または加熱しながら活性放射
線を照射して、光学機能層とする光学機能層形成工程
と、上記光学機能層に対して１５０℃〜２６０℃の範囲
内の温度で加熱して再硬化処理を行う再硬化処理工程と
を有することを特徴とする光学素子の製造方法を提供す
る。

【００１５】本発明においては、このように重合性液晶
材料を重合して得られる光学機能層を所定の温度で再硬
化処理を行うことにより、光学機能層の硬度を上げるこ
とが可能であり、その後の光学機器等に用いた際の精度
を向上させることができる。

【００１６】上記請求項８に記載された発明において
は、請求項９に記載するように、上記重合性液晶材料
が、重合性モノマーであり、所定の液晶規則性がネマチ
ック規則性またはスメクチック規則性であってもよい。
このような光学機能層は位相差層として機能するもので
あり、位相差機能を必要とする、例えばλ／４位相差板
等の種々の用途に用いることができるからである。

【００１７】また、上記請求項８に記載の発明において
は、請求項１０に記載するように、上記重合性液晶材料
が、重合性モノマーおよび重合性カイラル剤であり、所
定の液晶規則性がコレステリック規則性であってもよ
い。このような光学機能層は、円偏光制御層として用い
ることができ、例えばカラーフィルタ等の種々の用途に
用いることができるからである。

【００１８】上記請求項８から請求項１０までのいずれ
かの請求項に記載の発明においては、請求項１１に記載
するように、上記液晶層形成用組成物に、光重合開始剤
が含まれていることが好ましい。このように光重合開始
剤が含まれていることにより、再硬化処理工程において
硬度の上昇を効果的に行うことができるからである。

【００１９】上記請求項１１に記載された発明において
は、請求項１２に記載するように、上記再硬化処理工程
が、無酸素雰囲気下で行われることが好ましい。無酸素
雰囲気下において、より効果的な硬度の上昇が得られる
からである。ここで、この無酸素雰囲気下は、請求項１
３に記載するように、窒素雰囲気下であることが好まし
い。無酸素雰囲気とする方法として最も汎用されている
方法であり、コスト的にも有利だからである。

【００２０】上記請求項８から請求項１３までのいずれ
かの請求項に記載された発明においては、請求項１４に
記載するように、上記液晶層形成用組成物が、溶媒を用
いた液晶層形成用塗工液であることが好ましい。このよ
うに液晶層形成用塗工液を用いる方法が、例えばドライ
フィルム化する方法や溶融塗布する方法等の他の方法と
比較すると、工程上容易であるからである。

【００２１】上記請求項８から請求項１４までのいずれ
かの請求項に記載された発明においては、請求項１５に
記載するように、上記再硬化処理の加熱時間が、１分〜
２４０分の範囲内であることが好ましい。上述した範囲
内の時間で加熱することが、硬度を上昇させる観点から
好ましいからである。

【００２２】上記請求項８から請求項１５までのいずれ
かの請求項に記載された発明においては、請求項１６に
記載するように、光学機能層形成工程の後、上記配向能
を有する基材上に形成された光学機能層を被転写材上に
転写する転写工程を有することが好ましい。例えば他の
機能を有する被転写材上に光学機能層が必要である場合
等においては、光学機能層を被転写材に転写する転写工
程を行うことも可能である。この場合、転写後に上述し
た再硬化処理工程を行うことにより、被転写材上の光学
機能層の硬度を上げることができる。

【００２３】上記請求項８から請求項１６までのいずれ
かの請求項に記載された発明においえは、請求項１７に
記載するように、上記光学機能層形成工程の後に、保護
層形成工程を行い、その後再硬化処理工程を行うことが
好ましい。保護層と共に再硬化処理工程を行うことによ
り、光学的機能層および保護層の硬度を上昇させること
が可能であり、光学機器に用いた際の精度を向上させる
ことができるからである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光学素子について
説明した後、このような光学素子を得るための光学素子
の製造方法について説明する。

【００２５】Ａ．光学素子本発明の光学素子は、支持材と、上記支持材上に重合性
液晶材料が所定の液晶規則性を有して硬化されてなる光
学機能層とを有する光学素子であって、上記光学機能層
の硬度が、ヴィッカース硬さ値で１７以上、もしくは、
鉛筆硬度でＢ以上であることを特徴とするものである。

【００２６】本発明では、光学機能層の硬度が、上述し
た範囲内であるので、以下のような利点を有するもので
ある。

【００２７】すなわち、本発明の光学素子を光学機器等
に組み込んだ場合、上述したような硬度を有するもので
あるので、本発明の光学素子の光学機能層上に他の部材
を設ける場合に、光学機能層の変形が少なく、よって、
その上に形成された部材の位置精度を高く保つことが可
能となる。また、本発明の光学素子に何等かの荷重が加
わった場合でも、上述したような硬度を有するものであ
るので、膜厚の変動が少ない。これは光学素子の膜厚に
起因する種々の光学的特性、例えばリタデーション値等
の変動を最小限とするものであり、光学素子の特性の変
動を最小限とすることができるといった利点に繋がるも
のである。

【００２８】本発明の光学素子における光学機能層の硬
度を上述した範囲内とする方法に関しては、例えば後述
するように製造工程において再硬化処理工程を設けるこ
とを挙げることができるが、これに限定されるものでは
なく、重合性液晶材料を選択することにより、上述した
ような硬さを有する光学素子とすることも可能である。

【００２９】以下、このような光学素子について、各要
素毎に説明する。

【００３０】１．支持材本発明でいう支持材とは、配向能を有する基材、もしく
は転写工程により光学機能層が転写された場合は被転写
材を示すものである。

【００３１】（配向能を有する基材）本発明の光学素子
は、配向能を有する基材上に重合性液晶材料が所定の液
晶規則性を有して硬化されてなる光学機能層が形成され
てなるものである。

【００３２】このような配向能を有する基材としては、
基材そのものが配向能を有するものである場合と、透明
基板上に配向膜が形成されて配向能を有する基材として
機能するものとを挙げることができる。以下、それそれ
を第１実施態様および第２実施態様として説明する。

【００３３】ａ．第１実施態様本実施態様は、基材そのものが配向能を有する態様であ
り、具体的には基材が延伸フィルムである場合を挙げる
ことができる。このように延伸フィルムを用いることに
より、その延伸方向に沿って液晶材料を配向させること
が可能である。したがって、基材の調製は、単に延伸フ
ィルムを準備することにより行うことができるため、工
程上極めて簡便であるという利点を有する。このような
延伸フィルムとしては、市販の延伸フィルムを用いるこ
とも可能であり、また必要に応じて種々の材料の延伸フ
ィルムを形成することも可能である。

【００３４】具体的には、ポリカーボネート系高分子、
ポリアリレートやポリエチレンテレフタレートの如きポ
リエステル系高分子、ポリイミド系高分子、ポリスルホ
ン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、ポリスチ
レン系高分子、ポリエチレンやポリプロピレンの如きポ
リオレフィン系高分子、ポリビニルアルコール系高分
子、酢酸セルロース系高分子、ポリ塩化ビニル系高分
子、ポリメチルメタクリレート系高分子等の熱可塑性ポ
リマーなどからなるフィルムや、液晶ポリマーからなる
フィルムなどを挙げることができる。

【００３５】本発明においては、中でもポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）フィルムが、延伸倍率のレンジ
幅が広い点、さらには入手のしやすさ等の観点から好ま
しく用いられる。

【００３６】本発明に用いられる延伸フィルムの延伸率
としては、配向能が発揮し得る程度の延伸率であれば特
に限定されるものはない。したがって、２軸延伸フィル
ムであっても２軸間で延伸率が異なるものであれば用い
ることが可能である。

【００３７】この延伸率は、用いる材料により大きく異
なるものであり、特に限定されるものではないが、一般
的には１５０％〜３００％程度のものを用いることが可
能であり、好ましくは２００％〜２５０％のものが用い
られる。

【００３８】ｂ．第２実施態様第２実施態様は、上記配向能を有する基材が、透明基板
と透明基板上に形成された配向膜とからなる態様であ
る。

【００３９】本実施態様においては、配向膜を選択する
ことにより、比較的広範囲の配向方向を選択することが
可能であるという利点を有する。透明基板上に塗布する
配向膜形成用塗工液の種類を選択することにより、種々
の配向方向を実現することが可能であり、かつより効果
的な配向を行うことができる。

【００４０】本実施態様に用いられる配向膜は、通常液
晶表示装置等において用いられる配向膜を好適に用いる
ことが可能であり、一般的にはポリイミド系の配向膜を
ラビング処理したものが好適に用いられる。また、光配
向膜を用いることも可能である。

【００４１】また、本実施態様に用いられる透明基板と
しては、透明材料により形成されたものであれば特に限
定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレック
ス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透
明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹
脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いる
ことができる。

【００４２】（被転写材）本発明において用いられる被
転写材としては、光学素子の用途に応じて適宜選択され
るものではあるが、一般的には光学素子であることから
透明な材料、すなわち透明基板が好適に用いられる。

【００４３】この透明基板に関しては、上記「配向能を
有する基材」の欄で説明したものと同様であるので、こ
こでの説明は省略する。

【００４４】２．光学機能層本発明の光学素子は、上記基材上に、重合性液晶材料が
所定の液晶規則性を有して硬化されてなる光学機能層が
形成されたものである。このような光学機能層は、液晶
規則性を有する高分子を構成する重合性液晶材料が原材
料として用いられる。以下、これらについて説明する。

【００４５】（重合性液晶材料）本発明で用いられる重
合性液晶材料としては、重合性液晶モノマー、重合性液
晶オリゴマーおよび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は、通常、それ自体が
ネマチック規則性やスメマチック規則性を有するものが
用いられるが、特にこれに限定されるものではなく、重
合性液晶材料が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、光学素子によってコレステリック規
則性が必要であり、かつ上記重合性液晶材料自体がネマ
チック規則性もしくはスメクチック規則性を呈する場合
は、コレステリック規則性付与するためにさらに、重合
性カイラル剤を用いてもよい。以下、それぞれについて
説明する。

【００４６】（１）重合性液晶材料本発明に用いられる重合性液晶材料としては、上述した
ように重合性液晶モノマー、重合性液晶オリゴマーや重
合性液晶高分子等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、これらのみで液晶相を形成した
場合に、ネマチック規則性、スメクチック規則性、また
はコレステリック規則性を有する液晶相を形成し得る重
合性液晶材料であれば特に限定されるものではない。

【００４７】このような重合性液晶材料の一例として
は、例えば下記の一般式（１）で表わされる化合物
（Ｉ）を挙げることができる。化合物（Ｉ）としては、
一般式（１）に包含される化合物の２種を混合して使用
することも可能である。またさらに、上記化合物（Ｉ）
と下記の一般式（２）で表わされる化合物（ＩＩ）とで
構成されるものであってもよい。

【００４８】化合物（Ｉ）としては、一般式（１）に包
含される化合物の２種を混合して使用することができ、
同様に、化合物（ＩＩ）としては、一般式（２）に包含
される化合物の２種以上を混合して使用することができ
る。

【００４９】

【化１】

【００５０】化合物（Ｉ）を表わす一般式（１）におい
て、Ｒ¹及びＲ²はそれぞれ水素又はメチル基を示すが、
液晶相を示す温度範囲の広さからＲ¹及びＲ²は共に水素
であることが好ましい。Ｘ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、ニトロ基のいずれであっても差し支えないが、塩素
又はメチル基であることが好ましい。また、化合物
（Ｉ）の分子鎖両端の（メタ）アクリロイロキシ基と、
芳香環とのスペーサーであるアルキレン基の鎖長を示す
ａ及びｂは、それぞれ個別に２〜１２の範囲で任意の整
数を取り得るが、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）の化合物は、安定性に乏しく、
加水分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高
い。また、ａ及びｂがそれぞれ１３以上である一般式
（１）の化合物は、アイソトロピック転移温度（ＴＩ）
が低い。この理由から、これらの化合物はどちらも液晶
性を示す温度範囲が狭く好ましくない。

【００５１】

【化２】

【００５２】化合物（ＩＩ）を表わす一般式（２）にお
いて、Ｒ³は水素又はメチル基を示すが、液晶相を示す
温度範囲の広さからＲ³は水素であることが好ましい。
アルキレン基の鎖長を示すｃに関して言えば、この値が
２〜１２である化合物（ＩＩ）は液晶性を示さない。し
かしながら、液晶性を持つ化合物（Ｉ）との相溶性を考
慮すると、ｃは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。化合物（Ｉ
Ｉ）も任意の方法で合成可能であり、例えば、１当量の
４−シアノフェノールと１当量の４−（ｎ−（メタ）ア
クリロイロキシアルコキシ）安息香酸とのエステル化反
応により化合物（ＩＩ）を合成することができる。この
エステル化反応は化合物（Ｉ）を合成する場合と同様
に、上記安息香酸を酸クロリドやスルホン酸無水物など
で活性化し、これと４−シアノフェノールとを反応させ
るのが一般的である。また、ＤＣＣ（ジシクロヘキシル
カルボジイミド）等の縮合剤を用いて上記安息香酸と４
−シアノフェノールを反応させてもよい。

【００５３】上述した例では、重合性液晶モノマーの例
を挙げたが、本発明においては、重合性液晶オリゴマー
や重合性液晶高分子等を用いることも可能である。この
ような重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子として
は、従来提案されているものを適宜選択して用いること
が可能である。

【００５４】（２）カイラル剤本発明においては、上記光学素子が円偏光制御光学素
子、すなわち光学機能層がコレステリック層であり、か
つ重合性液晶材料がネマチック規則性もしくはスメクチ
ック規則性を呈する場合は、上記重合性液晶材料に加え
てカイラル剤を加えることが必要となる。

【００５５】本発明に用いられるカイラル剤とは、光学
活性な部位を有する低分子化合物であり、分子量１５０
０以下の化合物を意味する。カイラル剤は主として、例
えば化合物（Ｉ）や、必要に応じて用いられる化合物
（ＩＩ）に示されるような重合性液晶材料が発現する正
の一軸ネマチック規則性に螺旋ピッチを誘起させる目的
で用いられる。この目的が達成される限り、重合性液晶
材料、例えば化合物（Ｉ）と、もしくは化合物（Ｉ）お
よび化合物（ＩＩ）の混合物と、溶液状態あるいは溶融
状態において相溶し、上記ネマチック規則性をとりうる
重合性液晶材料の液晶性を損なうことなく、これに所望
の螺旋ピッチを誘起できるものであれば、下記に示すカ
イラル剤としての低分子化合物の種類は特に限定されな
い。液晶に螺旋ピッチを誘起させるために使用するカイ
ラル剤は、少なくとも分子中に何らかのキラリティーを
有していることが必須である。従って、本発明で使用可
能なカイラル剤としては、例えば１つあるいは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、あるいはクムレン、ビナフトール等の軸不斉を
持つ化合物が例示できる。さらに具体的には、市販のカ
イラルネマチック液晶、例えば、Merck社製Ｓ−８１１
等が挙げられる。

【００５６】しかし、選択したカイラル剤の性質によっ
ては、化合物（Ｉ）と、もしくは化合物（Ｉ）および化
合物（ＩＩ）の混合物として例示されるような重合性液
晶材料が形成するネマチック規則性の破壊、配向性の低
下、あるいは該化合物が非重合性の場合には、液晶性組
成物の硬化性の低下、硬化フィルムの信頼性の低下を招
くおそれがある。さらに、光学活性な部位を有するカイ
ラル剤の多量使用は、組成物のコストアップを招く。従
って、短ピッチのコレステリック規則性を有する円偏光
制御光学素子を製造する場合には、本発明に用いられる
重合性液晶材料に含有させる光学活性な部位を有するカ
イラル剤には、螺旋ピッチを誘発する効果の大きなカイ
ラル剤を選択することが好ましく、具体的には一般式
（３）又は（４）で表されるような分子内に軸不斉を有
する低分子化合物（ＩＩＩ）の使用が好ましい。

【００５７】

【化３】

【００５８】

【化４】

【００５９】

【化５】

【００６０】カイラル剤（ＩＩＩ）を表わす一般式
（３）又は（４）において、Ｒ⁴は水素又はメチル基を
示す。Ｙは上記に示す式（ｉ）〜（ｘｘｉｖ）の任意の
一つであるが、なかでも、式（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉ
ｉ），（ｖ）及び（ｖｉｉ）の何れか一つであることが
好ましい。また、アルキレン基の鎖長を示すｄ及びｅ
は、それぞれ個別に２〜１２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。ｄ又はｅの値が０
又は１である一般式（３）又は（４）の化合物は、安定
性に欠け、加水分解を受けやすく、結晶性も高い。一
方、ｄ又はｅの値が１３以上である化合物は融点（Ｔ
ｍ）が低い。これらの化合物は液晶性を示す化合物
（Ｉ）と、もしくは化合物（Ｉ）および化合物（ＩＩ）
の混合物との相溶性が低下し、濃度によっては相分離等
が起きるおそれがある。

【００６１】本発明の重合性液晶材料に配合されるカイ
ラル剤の量は、螺旋ピッチ誘起能力や最終的に得られる
円偏光制御光学素子のコレステリック性を考慮して最適
値が決められる。具体的には、用いる重合性液晶材料に
より大きく異なるものではあるが、重合性液晶材料の合
計量１００重量部当り、０．０１〜６０重量部、好まし
くは０．１〜４０重量部、さらに好ましくは０．５〜３
０重量部、最も好ましくは１〜２０重量部の範囲で選ば
れる。この配合量が上記範囲よりも少ない場合は、重合
性液晶材料に充分なコレステリック性を付与できない場
合があり、上記範囲を越える場合は、分子の配向が阻害
され、活性放射線によって硬化させる際に悪影響を及ぼ
す危惧がある。

【００６２】本発明においては、このようなカイラル剤
としては、特に重合性を有することが必須ではない。し
かしながら、得られる光学機能層の熱安定性等を考慮す
ると、上述した重合性液晶材料と重合し、コレステリッ
ク規則性を固定化することが可能な重合性のカイラル剤
を用いることが好ましい。

【００６３】（３）硬度の調整本発明においては、上述したような重合性液晶材料を硬
化させて得られる光学機能層が所定の範囲の硬度を有す
る点に特徴を有するものである。この硬度を得る方法と
しては、後述する再硬化処理工程を行う方法の他、重合
性液晶材料を選択することにより行うことも可能であ
る。

【００６４】上述したような硬度を得るための方法、す
なわち、高硬度の光学機能層を得るためには、例えば、
重合後に得られるポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）が１
２０℃以上となるようにする方法、用いる重合性液晶材
料が官能基を２個以上有するものを用いる方法、さらに
は用いる重合性液晶材料の分子量が３００〜１５００の
範囲内のものを用いる方法等を挙げることができる。な
お、上記重合性材料が有する官能基の数は、５個以下が
好ましい。官能基をこれ以上有する重合性液晶材料を用
いると、得られるポリマーが不安定でありもろくなる可
能性が生じるからである。

【００６５】（光重合開始剤）本発明においては、上述
した重合性液晶材料に、光重合開始剤が添加されている
ことが好ましい。例えば、電子線照射により重合性液晶
材料を重合させる際には、光重合開始剤が不要な場合は
あるが、一般的に用いられている例えば紫外線（ＵＶ）
照射による硬化の場合においては、通常光重合開始剤が
重合促進のために用いられるからである。

【００６６】本発明において用いることができる光重合
開始剤としては、ベンジル（ビベンゾイルとも言う）、
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−プロポキシチオキサントン等を挙げることがで
きる。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可能である。

【００６７】このような光重合開始剤の添加量として
は、一般的には０．０１〜２０重量％、好ましくは０．
１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜５重量％の範
囲で本発明の重合性液晶材料に添加することができる。

【００６８】（液晶規則性）本発明においては、上記重
合性液晶材料が所定の液晶規則性を有して硬化されてな
る光学機能層が用いられる。

【００６９】ここで、この液晶規則性とは、ネマチック
規則性、スメクチック規則性およびコレステリック規則
性がある。光学素子が位相差層積層体である場合は、上
記光学機能層は、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である。一方、光学素子が円偏光
制御光学素子である場合は、コレステリック規則性を有
するものである。

【００７０】上記規則性は、基本的には用いる重合性液
晶材料が自ら呈する液晶規則性およびカイラル剤を用い
るか否かにより決定されるものである。

【００７１】このような液晶規則性は、配向能を有する
基材上に、上述した重合性液晶材料および必要に応じて
添加される重合性カイラル剤とからなる液晶層を形成
し、基材の配向能に沿って配向させて得られるものであ
る。そして液晶規則性を有した状態で活性放射線を照射
することにより硬化させて、液晶規則性を有した状態で
硬化された光機能性層とすることができるのである。

【００７２】３．光学機能層の硬度本発明においては、上述した光学機能層が高硬度である
点に特徴を有するものである。本発明においては、この
硬度について、二つの測定方法により規定している。以
下、それぞれについて説明する。

【００７３】（ヴィッカース硬さ値）本発明において
は、上述した光学機能層の硬度が、ヴィッカース硬さ値
で１７以上であるところに特徴を有するものであり、中
でも３５以上、特に５０以上であることが好ましい。な
お、硬さの上限値としては、特に限定されるものではな
いが、１０００以下であるとすることができる。

【００７４】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、例えば、H.FISCHER社製、フィッシャースコープ H
100VP-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。

【００７５】（鉛筆硬度）本発明においては、また鉛筆
硬度での値がＢ以上であるところに特徴を有するもので
あり、中でもＨＢ以上、特にＨ以上であることが好まし
い。なお、硬さの上限値としては、特に限定されるもの
ではないが、８Ｈ以下であるとすることができる。

【００７６】本発明でいう鉛筆硬度の値とは、ＪＩＳ
Ｋ５４００の８．４「鉛筆引っかき値」に示される測定
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、鉛筆引掻塗膜硬さ試験機（例えば、No.
４３１（商品名）東洋精機製作所製）に鉛筆を設置し、
試験片である塗膜に擦り傷をつける。これを５回同様の
濃度の鉛筆で繰り返し、試験片に２回以上擦り傷を形成
する鉛筆濃度よりも1段階下位の濃度記号をその試験片
の鉛筆強度として評価する方法である。

【００７７】４．光学素子の具体例本発明の光学素子の具体例としては、光学機能層が位相
差層である場合の位相差層積層体および光学機能層がコ
レステリック層である円偏光制御光学素子を挙げること
ができる。以下、それぞれについて説明する。

【００７８】（位相差層積層体）光学素子が位相差層積
層体である場合としては、本発明においては、支持材
と、上記支持材に重合性液晶材料がネマチック規則性も
しくはスメクチック規則性を有して硬化された位相差層
とを有する位相差層積層体であって、光学機能層である
位相差層が上述したような範囲内の硬度を有するもので
ある。

【００７９】このように、本発明の光学素子を位相差層
積層体として用いた場合でも、位相差層が上述したよう
な高硬度を有するものであるので、これを画像表示装置
等の光学機器に用いた場合でも、上述したように位相差
層上に他の部材を積層した際の位置精度を高く保つこと
が可能であり、光学機器の精度を高め、高品質なものと
することができる。

【００８０】（円偏光制御光学素子）光学素子が円偏光
制御光学素子である場合としては、本発明においては、
支持材と、上記支持材上に重合性液晶材料がコレステリ
ック規則性を有して硬化されたコレステリック層とを有
する円偏光制御光学素子であって、光学機能層が上述し
たような範囲内の硬度を有するものである。

【００８１】この場合も、上記位相差層積層体の場合と
同様に、光学機能層であるコレステリック層が上述した
硬度を有することから、これを光学機器に用いた場合
に、高精度であり、かつ高品質なものとすることができ
る。

【００８２】５．その他本発明の光学素子においては、上記光学機能層上に保護
層を形成してもよい。この際、本発明においては、上記
光学機能層上に膜厚が５μｍ以下、好ましくは３μｍ以
下の保護層を積層した状態において、保護層表面で測定
したヴィッカース硬さ値が３０以上、好ましくは５０以
上、特に７０以上であることが好ましい。

【００８３】このように光学機能層上に保護層が積層さ
れた状態で、上述した範囲の硬さを有するものであれ
ば、このような光学素子を光学機器に用いた場合に、上
記光学機能層の硬度で説明したものと同様の理由から、
高精度とすることが可能となる。

【００８４】このような保護層としては、特に限定され
るものではないが、有機材料で形成されたものが好まし
い。中でも好ましい材料としては、耐圧性、耐磨耗性及
び耐熱性に優れた紫外線硬化樹脂及び電子線硬化樹脂等
の熱硬化性樹脂が挙げられる。紫外線硬化樹脂及び電子
線硬化樹脂は、多官能モノマーおよび多官能オリゴマー
の重合反応によって膜を形成するから、機械的強度の強
い強靭な表面保護層となることができる。本発明の表面
保護層に使用される具体的な材料としては、ポリエステ
ルアクリレート、ポリエステルメタクリレート、ポリエ
ーテルアクリレート、ポリスチリルメタクリレート、ポ
リエーテルメタクリレート、ウレタンアクリレート、エ
ポキシアクリレート（特に、それぞれビスフェノールＡ
型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型の骨格を
有するエポキシアクリレート及びフェノールノボラック
型エポキシアクリレート）、ポリカーボネート、ポリブ
タジエンアクリレート、シリコーンアクリレート、メラ
ミンアクリレート等の多官能オリゴマーであって官能基
数が１〜１０のもの等が挙げられる。また、２−エチル
ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、
フェノキシエチルアクリレート、１，６ーヘキサンジオ
ールアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリ
レート等の単官能モノマー及び多官能モノマーも好まし
いものとして挙げられる。さらに、これらの材料を様々
に組合わせることにより、複数に積層された表面保護層
を形成することもできる。具体的には、ＡＣ−８１０
０、ＡＣ−５１００（日産化学）等を挙げることができ
る。

【００８５】本発明において用いられる保護層の単体で
のヴィッカース硬さ値としては、１７〜１０００の範囲
内、特に５０〜７００の範囲内、鉛筆強度ＨＢ〜９Ｈ、
特に、Ｈ〜５Ｈの範囲内とすることが好ましい。上記範
囲より硬度が低い場合は、上述したように光学機能層と
積層した場合に、上述した好適な硬度とすることが困難
であるからであり、上記範囲より硬度が高い保護層は、
ハンドリングの面で難しい場合が多いからである。ま
た、光学機能層よりも保護層のほうが硬度を高くする必
要がある。

【００８６】なお、この項でいうヴィッカース硬さ値の
測定方法・条件は、上述した通りであるので、ここでの
説明は省略する。

【００８７】Ｂ．光学素子の製造方法本発明の光学素子の製造方法は、配向能を有する基材を
調製する工程と、上記基材上に少なくとも重合性液晶材
料を含む液晶層形成用組成物を積層し、所定の液晶規則
性を有する液晶層を形成する工程と、上記液晶層をＮ−
Ｉ転移点以下で熱処理する工程と、上記液晶層に室温ま
たは加熱しながら活性放射線を照射して、光学機能層と
する光学機能層形成工程と、上記光学機能層に対して１
５０℃〜２６０℃の範囲内の温度で加熱して再硬化処理
を行う再硬化処理工程とを有することを特徴とするもの
である。

【００８８】本発明の光学素子の製造方法は、重合性液
晶材料を含む液晶層形成用組成物を基材上に積層して液
晶層を形成し、これに活性放射線を照射することによ
り、液晶層内の重合性液晶材料を硬化させて光学機能層
を形成した後、上述した範囲の熱処理を行う再硬化処理
工程を行う点に特徴を有するものであり、この再硬化処
理により光学機能層の硬度を上昇させ、高硬度とするも
のである。

【００８９】本発明における再硬化処理工程により、光
学機能層の硬度が上がるのは、明確ではないが以下の理
由によるものであると推測される。すなわち、上記光学
機能層形成工程における活性放射線の照射のみでは、完
全に重合されていなかった官能基が、この再硬化処理工
程により完全に重合が行われ、これにより硬度が上昇す
るものと推定される。

【００９０】また、上記光学機能層形成工程後では、光
学機能層内に光重合開始剤の残渣等が含まれている可能
性があり、これが再硬化処理工程における熱処理により
除去され、これにより硬度が上昇する可能性も指摘する
ことができる。

【００９１】以下、図面を用いて本発明の一例を説明す
る。図１は、本発明の光学素子の製造方法の一例を示す
ものである。

【００９２】この例では、まず透明基板１上に配向膜２
が形成された配向能を有する基材３が形成される（基材
調製工程、図1（ａ）参照）。

【００９３】次に、この配向能を有する基材３上に、重
合性液晶材料と光重合開始剤とを溶剤中に溶解させた液
晶層形成用塗工液を塗布し、溶剤を乾燥・除去し、これ
をＮ−Ｉ転移点以下で熱処理することにより液晶層４を
形成する（液晶層形成工程、図１（ｂ）参照）。この液
晶層は、配向膜２の作用により液晶規則性を有するもの
となる。

【００９４】そして、上記液晶規則性を有する液晶層４
に対して室温または加熱しながら紫外光５を照射するこ
とにより、液晶層４内の重合性液晶材料を重合させ、液
晶層４を光学機能層６とする（光学機能層形成工程、図
1（ｃ）および（ｄ）参照）。

【００９５】次に、このように基材３上に光学機能層６
が形成された光学素子８を、例えばオーブン中に保持し
て所定の温度に保つことにより、熱７を加え、再硬化処
理を行う（再硬化処理工程、図１（ｅ）参照）。

【００９６】これにより、熱処理が加えられ、光学機能
層６の硬度を上昇させることができるのである。

【００９７】図２は、本発明の光学素子の製造方法の他
の例を示すものである。図２（ａ）は、すでに上記図1
（ｃ）に示す紫外光を照射する光学機能層形成工程が終
了し、透明基材１上に配向膜２が形成された基材３上
に、光学機能層６が形成された状態を示すものである。
この例では、この光学機能層６の表面側に被転写材９を
配置し(図２（ｂ））、光学機能層６を被転写材９上に
転写する転写工程（図２（ｃ）参照）が行われる。

【００９８】被転写材９に転写された光学機能層６は、
同様に例えばオーブン中に保持して所定の温度に保つこ
とにより、熱７を加え、再硬化処理が行なわれる（再硬
化処理工程、図２（ｄ）参照）。そして、硬度の高い光
学機能層６を有する光学素子８を得ることができるので
ある（図２（ｅ）参照）。

【００９９】以下、上述した例に示されるような本発明
の光学素子の製造方法について、各工程毎に詳細に説明
する。

【０１００】１．基材調製工程本発明の光学素子を製造するに際しては、まず配向能を
有する基材が準備される。このような配向能を有する基
材としては、基材そのものが配向能を有するものである
場合と、図１に示すように透明基板１上に配向膜２が形
成されて配向能を有する基材３として機能するものとを
挙げることができる。これらについては、上記「Ａ．光
学素子」の欄で説明したものと同様であるので、ここで
の説明は省略する。

【０１０１】２．液晶層形成工程本発明においては、次に図1（ｂ）に示すように、上記
配向能を有する基材３上に液晶層４を形成する。

【０１０２】本発明におけるこの液晶層とは、重合性液
晶材料で形成されたものであり、種々の液晶規則性を有
する液晶相を採り得る層であれば特に限定されない。

【０１０３】そして、このような液晶層を形成する方法
としては、重合性液晶材料を含む液晶層形成用組成物を
基材上に積層し、液晶層形成用層を形成する。この液晶
層形成用層を形成する方法としては、例えばドライフィ
ルム等を予め形成してこれを液晶層形成用層としこれを
基材上に積層する方法や、液晶層形成用組成物を融解さ
せて、これを基材上に塗布する方法等を採ることも可能
であるが、本発明においては、液晶層形成用組成物を溶
媒に溶解し、これを基材上に塗布し、溶媒を除去するこ
とにより液晶層形成用層を形成することが好ましい。こ
れは、他の方法と比較して工程上簡便であるからであ
る。

【０１０４】この際、塗布する方法としては、スピンコ
ート法、ロールコート法、プリント法、浸漬引き上げ
法、カーテンコート法(ダイコート法)等が挙げられる。

【０１０５】このように液晶層形成用塗工液を塗布した
後、溶媒を除去するのであるが、この溶媒の除去方法と
しては、例えば、減圧除去もしくは加熱除去、さらには
これらを組み合わせる方法等により行われる。溶媒が除
去されることにより、液晶層形成用層が形成される。

【０１０６】本発明においては、このようにして形成さ
れた液晶層形成用層の層内の重合性液晶材料を、基材表
面の配向能により、液晶規則性を有する状態として液晶
層とする。これは、通常はＮ−Ｉ転移点以下で熱処理す
る方法等の方法により行われる。なお、ここで、Ｎ−Ｉ
転移点とは、液晶相から等方相へ転移する温度を示すも
のである。

【０１０７】この液晶層形成用塗工液に用いられる重合
性液晶材料、カイラル剤および光重合開始剤に関して
は、上記「Ａ．光学素子」における説明と同様であるの
でここでの説明は省略する。以下、この液晶層形成用塗
工液に用いられる溶媒、およびその他の添加剤について
説明する。

【０１０８】（溶媒）上記液晶層形成用塗工液に用いら
れる溶媒としては、上述した重合性液晶材料等を溶解す
ることが可能な溶媒であり、かつ配向能を有する基材上
の配向能を阻害しない溶媒であれば特に限定されるもの
ではない。

【０１０９】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。

【０１１０】単一種の溶媒を使用しただけでは、重合性
液晶材料等の溶解性が不充分であったり、上述したよう
に配向能を有する基板が侵食される場合がある。しかし
２種以上の溶媒を混合使用することにより、この不都合
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のは、エーテル類又はケトン類と、
グリコール類との混合系である。溶液の濃度は、液晶性
組成物の溶解性や製造せんとする光学機能層の膜厚に依
存するため一概には規定できないが、通常は１〜６０重
量％、好ましくは３〜４０重量％の範囲で調整される。

【０１１１】（その他の添加剤）本発明に用いられる液
晶層形成用塗工液には、本発明の目的を損なわない範囲
内で、上記以外の化合物を添加することができる。添加
できる化合物としては、例えば、多価アルコールと１塩
基酸又は多塩基酸を縮合して得られるポリエステルプレ
ポリマーに、（メタ）アクリル酸を反応させて得られる
ポリエステル（メタ）アクリレート；ポリオール基と２
個のイソシアネート基を持つ化合物を互いに反応させた
後、その反応生成物に（メタ）アクリル酸を反応させて
得られるポリウレタン（メタ）アクリレート；ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ
樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸ポリ
グリシジルエステル、ポリオールポリグリシジルエーテ
ル、脂肪族又は脂環式エポキシ樹脂、アミンエポキシ樹
脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキ
シベンゼン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂と、（メ
タ）アクリル酸を反応させて得られるエポキシ（メタ）
アクリレート等の光重合性化合物；アクリル基やメタク
リル基を有する光重合性の液晶性化合物等が挙げられ
る。本発明の液晶性組成物に対するこれら化合物の添加
量は、本発明の目的が損なわれない範囲で選択され、一
般的には、本発明の液晶性組成物の４０重量％以下、２
０重量％以下である。これらの化合物の添加により、本
発明における重合性液晶材料の硬化性が向上し、得られ
る光学機能層の機械強度が増大し、またその安定性が改
善される。

【０１１２】また、上記液晶層形成用塗工液には、塗布
を容易にするために界面活性剤等を加えることができ
る。添加可能な界面活性剤を例示すると、イミダゾリ
ン、第四級アンモニウム塩、アルキルアミンオキサイ
ド、ポリアミン誘導体等の陽イオン系界面活性剤、ポリ
オキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物、第一級
あるいは第二級アルコールエトキシレート、アルキルフ
ェノールエトキシレート、ポリエチレングリコール及び
そのエステル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸
アンモニウム、ラウリル硫酸アミン類、アルキル置換芳
香族スルホン酸塩、アルキルリン酸塩、脂肪族あるいは
芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物等の陰イオン系界面
活性剤、ラウリルアミドプロピルベタイン、ラウリルア
ミノ酢酸ベタイン等の両性系界面活性剤、ポリエチレン
グリコール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンアル
キルアミン等の非イオン系界面活性剤、パーフルオロア
ルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸
塩、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パ
ーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフ
ルオロアルキル基・親水性基含有オリゴマー、パーフル
オロアルキル・親油基含有オリゴマーパーフルオロアル
キル基含有ウレタン等のフッ素系界面活性剤などが挙げ
られる。

【０１１３】界面活性剤の添加量は、界面活性剤の種
類、重合性液晶材料の種類、溶媒の種類、さらには溶液
を塗布する配向能を有する基板の種類にもよるが、通常
は溶液に含まれる液晶性組成物の１０重量ｐｐｍ〜１０
重量％、好ましくは１００重量ｐｐｍ〜５重量％、さら
に好ましくは０．１〜１重量％の範囲にある。

【０１１４】３．光学機能層形成工程本発明においては、上述した液晶層形成工程において形
成された重合性液晶材料を主成分とする液晶層に室温ま
たは加熱しながら活性照射線を照射することにより、液
晶層がその液晶規則性を有した状態で硬化させることに
より、種々の光学的機能を有する光学機能層を形成する
ことができる。

【０１１５】この際照射する活性放射線とは、重合性液
晶材料や重合性カイラル剤等を重合せさることが可能な
放射線であれば特に限定されるものではないが、通常は
装置の容易性等の観点から紫外光又は可視光線が使用さ
れ、波長が１５０〜５００ｎｍ、好ましくは２５０〜４
５０、さらに好ましくは３００〜４００ｎｍの照射光が
用いられる。

【０１１６】この照射光の光源としては、低圧水銀ラン
プ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライ
ト）、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプ、メタルハライ
ドランプ）、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、水銀キセノンランプ）などが例
示できる。なかでもメタルハライドランプ、キセノンラ
ンプ、高圧水銀ランプ灯等の使用が推奨される。

【０１１７】照射強度は、液晶層を形成している重合性
液晶材料の組成や光重合開始剤の多寡によって適宜調整
されて照射される。

【０１１８】４．転写工程本発明においては、必要に応じて、上記光学機能層形成
工程の後、上記配向能を有する基材上に形成された光学
機能層を被転写材上に転写する工程を有するものであっ
てもよい。

【０１１９】これは、光学機能層を他の層と組み合わせ
て用いる場合や、光学機能層は可撓性の無い基材上で形
成することが好ましいが、使用に際しては可撓性のある
フィルム表面において用いたい場合等の必要に応じて行
われる。

【０１２０】転写は、上述した光学機能層形成工程で形
成された光学機能層の表面に被転写材表面を接触させる
ことにより行われる（図２（ｂ）および（ｃ）参照）。

【０１２１】この際の転写方法としては、例えば、被転
写材表面もしくは上記光学機能層表面に接着層を予め形
成しておき、この接着力により転写する方法、基材上の
配向膜等を易剥離性としておく方法等が挙げられる。

【０１２２】さらに有効な方法としては、光学機能層の
被転写材が接触する側の表面の表面硬度を基材側の表面
硬度よりも低くなるように形成し、この状態で転写を行
う方法や、光学機能層の上記被転写材側表面の残存二重
結合率が、上記基材側のものよりも高くするように形成
し、この状態で転写を行う方法等を挙げることができ
る。このように、光学機能層における表面側の重合度を
基材側の重合度より低く形成する方法としては、酸素の
存在下において重合速度が低下する酸素依存性を有する
光重合開始剤を上記重合性液晶材料に用い、表面側にの
み酸素が接触するような条件下で重合させる方法等を挙
げることができる。

【０１２３】この工程において用いられる被転写材とし
ては、用いられる光学素子の用途に応じて適宜選択され
るものではあるが、一般的には光学素子であることから
透明な材料、すなわち透明基板が好適に用いられる。

【０１２４】この透明基板に関しては、上記「配向能を
有する基材」の欄で説明したものと同様であるので、こ
こでの説明は省略する。

【０１２５】５．再硬化処理工程本発明においては、上記光学機能層形成工程の後、もし
くは上記転写工程の後、加熱を行う再硬化処理工程を行
うところに特徴を有するものである。

【０１２６】すなわち、本発明の光学素子の製造方法
は、上述した基材調製工程において調製された基材と、
この基材上に上述した光学機能層形成工程により形成さ
れた光学機能層とを有する光学素子に対して、もしくは
転写工程が行われた場合は、被転写材およびその表面に
転写された光学機能層を有する光学素子に対して、１５
０℃〜２６０℃の範囲内の温度で加熱し再硬化処理が行
われる点を特徴とするものであり、より好ましい加熱温
度としては、１６５℃〜２６０℃の範囲内、特に１８０
℃〜２６０℃の範囲内とすることができる。

【０１２７】本発明においては、上記温度範囲より低い
温度で再硬化処理が行われた場合は、光学機能層の硬度
の上昇が十分でないことから好ましくなく、上記温度範
囲より高い温度で再硬化処理が行われた場合は光学機能
層もしくは基材、さらには被転写材等に際してダメージ
を与える可能性があることから好ましくない。

【０１２８】本発明においては、上記範囲で再硬化処理
を行う時間、具体的には光学的機能層が上記温度範囲内
となってからの経過時間が、１分〜２４０分であること
が好ましく、中でも３０分〜２１０分、得に６０分〜１
８０分の範囲内の時間であることが好ましい。上述した
時間より短い再硬化処理時間の場合は、光学機能層の硬
度の上昇が不十分であることから好ましくなく、上記範
囲より長い時間再硬化処理を行った場合は、光学機能層
および支持材のいずれかに熱劣化を与える可能性がある
ことから好ましくないからである。

【０１２９】このような再硬化処理は、一般的なオーブ
ン等の熱処理用機器を用いて行うことが可能である。

【０１３０】本発明においては、この再硬化処理工程
が、無酸素雰囲気下で行われることが好ましい。酸素が
存在する場合は、再硬化処理の際に必要なラジカルを酸
素がトラップしてしまい、再硬化処理を効果的に行うこ
とができないからである。

【０１３１】ここで、無酸素雰囲気とは、酸素がほとん
ど存在しない状態であれば、特に限定されるものではな
いが、具体的には、窒素雰囲気下で行われることが好ま
しい。無酸素雰囲気を形成する場合は、コスト面等から
窒素雰囲気とすることが好ましいからである。

【０１３２】６．その他の工程本発明においては、上記光学機能層形成工程の後、保護
層形成工程を行い、その後、上記再硬化処理工程が行わ
れるようにしてもよい。また、再硬化処理工程の後、保
護層形成工程を行い、さらに保護層再硬化処理工程を行
なってもよい。

【０１３３】このように保護層を形成した後、再硬化処
理工程、すなわち熱処理を行うことにより、もしくは光
学機能層および保護層にそれぞれ再硬化処理工程を行う
ことにより、光学機能層および保護層の両者の硬度を上
昇させることが可能となり、これにより、光学機能層と
保護層との積層体表面の硬度を大幅に上昇させることが
可能となる。これにより、このような光学機能層と保護
層との積層体を有する光学素子を、光学機器に用いた場
合に、上述した理由と同様の理由により、光学機器の精
度を向上させることが可能となる。

【０１３４】このような保護層は、保護層形成用塗工液
を塗布することにより形成することが可能であり、上記
「A．光学素子」の欄で説明したような樹脂材料が通常
用いられる。

【０１３５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【０１３６】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに説明す
る。

【０１３７】Ａ．コレステリック層（液晶層形成用塗工液の調製）重合性液晶材料、カイラ
ル剤、および光重合開始剤を100：5：5（重量％）の割
合で混合した粉体を、トルエンに30重量％になるように
溶解して液晶層形成用塗工液を調製した。重合性液晶材
料、カイラル剤、および光重合開始剤としては、下記の
ものを用いた。・重合性液晶材料：末端に重合可能な官能基を有し、50
℃〜100℃でネマチック液晶性を示す下記化学式（５）
に示す重合性液晶モノマー

【０１３８】

【化６】

【０１３９】・カイラル剤：下記化学式（６）に示す化
合物のメソゲン両端にスペーサーを介して、アクリレー
トを設け、重合可能にした重合性カイラル剤

【０１４０】

【化７】

【０１４１】・光重合開始剤：チバスぺシャリティケミ
カルズ社製のIRG907（商品名）（配向膜の調製）次に、厚さ0.7ｍｍのガラス基板に、
ポリイミドを主成分とする配向膜溶液をスピンコーティ
ングし、溶媒を蒸発させた後に、200℃でポストベイク
し、既知の方法でラビングして配向膜を作製した。配向
膜の膜厚は０．１μｍであった。

【０１４２】（コレステリック層の形成）上記液晶層形
成用塗工液を、上記配向膜上にスピンコーティングし
た。次に、溶媒を蒸発させた後、80℃×3分で液晶分子
を配向させ、コレステリック構造特有の選択反射を示す
ことを確認した上で、ＵＶを照射（波長：３１３ｎｍ、
１００ｍＪ／ｃｍ^２）して重合させることによりコレス
テリック層を形成し、試料とした。コレステリック層の
膜厚は、３．６μｍであった。

【０１４３】このようにして得た試料を、下記に示す熱
処理条件でそれぞれ熱処理を施した後、室温まで自然冷
却して１日放置した。これらを熱処理条件により、それ
ぞれ、比較例１〜４、および実施例１〜７とした。

【０１４４】（保護層の形成）上記コレステリック層上
にＡＣ−５１００（エポキシ樹脂系カラーフィルタ用オ
ーバーコート剤、商品名、日産化学工業（株）製）を用
い、これをスピンコート法により、膜厚２μｍで成膜
し、６０℃で１０分間ホットプレート上で予備乾燥を行
った。次いで、クリーンオーブン中で、１５０℃、３０
分間保持し、ポストベークを行った。その後、コレステ
リック層の形成の欄で説明した方法と同様にして熱処理
を行った。

【０１４５】（評価）上記比較例１〜４および実施例１
〜７の各試料を、上述した方法によりヴィカース硬度お
よび鉛筆硬度を測定した。測定は、各比較例および実施
例において、保護層が形成されていないもの、保護層が
形成されているものをそれぞれ測定し、保護層が形成さ
れているものについては、コレステリック層の熱処理条
件が１５０℃の場合、および２００℃の場合を測定し
た。熱処理条件と結果を下記の表にまとめる。

【０１４６】

【表１】

【０１４７】Ｂ．位相差層（液晶相形成用塗工液および配向膜の調製）カイラル剤
を用いず、重合性液晶材料および光重合開始剤を100：5
（重量％）とした以外は、上記Ａと同様にして液晶層形
成用塗工液を調製した。また、配向膜も上記Ａと同様に
して調整した。

【０１４８】（位相差層および保護層の形成）上記Ａ．
と同様にして位相差層および保護層を形成した。

【０１４９】このようにして得た試料を、下記に示す熱
処理条件でそれぞれ熱処理を施した後、室温まで自然冷
却して１日放置した。これらを熱処理条件により、それ
ぞれ、比較例１〜４、および実施例１〜７とした。

【０１５０】（評価）Ａ．と同様にして評価した。熱処
理条件と結果を下記の表にまとめる。

【０１５１】

【表２】

【０１５２】

【発明の効果】本発明によれば、光学機能層の硬度が、
所定の範囲の高い硬度であるので、例えば光学機器等に
組み込んだ場合でも、その上に他の部材を構築した際に
変形して精度が低下する等の不具合が生じることはな
い。また、本発明の光学素子上に例えば液晶表示装置の
液晶層のギャップを一定に保つための柱状のスペーサが
形成され、部分的に力が加わった場合でも、上述したよ
うに硬度を有することから、膜厚が局部的な変化が少な
く、本発明の光学素子が有する光学特性の変動が生じる
可能性を低下させることができるという効果を奏する。

【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例を示す工程
図である。

【図２】本発明の光学素子の製造方法の他の例を示す工
程図である。

【符号の説明】

１ … 透明基材２ … 配向膜３ … 基材４ … 液晶層６ … 光学機能層８ … 光学素子９ … 被転写材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５１０Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５１０ 1/13363 1/13363 Ｆターム(参考） 2H049 BA03 BA07 BA42 BC01 BC09 BC22 2H088 GA02 GA03 GA04 GA06 GA08 GA17 HA16 HA18 2H091 FA07Y FA11Y FB02 FC01 FC22 GA16 LA02 LA13 4F100 AK25 AK41 AS00B AT00A BA02 CA02B EJ08B EJ58B EJ60B GB41 JB12B JK12B JN01A JN10B 4J011 AC04 QA03 QA07 QA11 QA15 QA18 QA33 QA36 QA38 QA39 QA48 SA21 SA31 SA41 SA64 UA01 UA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持材と、前記支持材上に重合性液晶材
料が所定の液晶規則性を有して硬化されてなる光学機能
層とを有する光学素子であって、前記光学機能層の硬度
が、ヴィッカース硬さ値で１７以上であることを特徴と
する光学素子。
【請求項２】支持材と、前記支持材上に重合性液晶材
料が所定の液晶規則性を有して硬化されてなる光学機能
層とを有する光学素子であって、前記光学機能層の硬度
が、鉛筆硬度でＢ以上であることを特徴とする光学素
子。
【請求項３】前記支持材が、配向能を有する基材であ
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光
学素子。
【請求項４】前記支持材が、被転写基材であり、前記
被転写基材が透明基板であることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の光学素子。
【請求項５】前記重合性液晶材料が、重合性液晶モノ
マーであり、前記所定の液晶規則性がネマチック規則性
またはスメクチック規則性であり、前記光学機能層が位
相差層であることを特徴とする請求項１から請求項４ま
でのいずれかの請求項に記載の光学素子。
【請求項６】前記重合性液晶材料が、重合性液晶モノ
マーおよび重合性カイラル剤であり、前記所定の液晶規
則性がコレステリック規則性であり、前記光学機能層が
コレステリック層であることを特徴とする請求項１から
請求項４までのいずれかの請求項に記載の光学素子。
【請求項７】前記光学機能層上に保護層が形成されて
いることを特徴とする請求項１から請求項６までのいず
れかの請求項に記載の光学素子。
【請求項８】配向能を有する基材を調製する工程と、前記基材上に少なくとも重合性液晶材料を含む液晶層形
成用組成物を積層し、所定の液晶規則性を有する液晶層
を形成する工程と、前記液晶層をＮ−Ｉ転移点以下で熱処理する工程と、前記液晶層に室温または加熱しながら活性放射線を照射
して、光学機能層とする光学機能層形成工程と、前記光学機能層に対して１５０℃〜２６０℃の範囲内の
温度で加熱して再硬化処理を行う再硬化処理工程とを有
することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項９】前記重合性液晶材料が、重合性モノマー
であり、所定の液晶規則性がネマチック規則性またはス
メクチック規則性であることを特徴とする請求項８に記
載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】前記重合性液晶材料が、重合性モノマ
ーおよび重合性カイラル剤であり、所定の液晶規則性が
コレステリック規則性であることを特徴とる請求項８に
記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】前記液晶層形成用組成物に、光重合開
始剤が含まれていることを特徴とする請求項８から請求
項１０までのいずれかの請求項に記載の光学素子の製造
方法。
【請求項１２】前記再硬化処理工程が、無酸素雰囲気
下で行われることを特徴とする請求項１１に記載の光学
素子の製造方法。
【請求項１３】前記再硬化処理工程が、窒素雰囲気下
で行われることを特徴とする請求項１２に記載の光学素
子の製造方法。
【請求項１４】前記液晶層形成用組成物が、溶媒を用
いた液晶層形成用塗工液であることを特徴とする請求項
８から請求項１３までのいずれかの請求項に記載の光学
素子の製造方法。
【請求項１５】前記再硬化処理の加熱時間が、１分〜
２４０分の範囲内であることを特徴とする請求項８から
請求項１４までのいずれかの請求項に記載の光学素子の
製造方法。
【請求項１６】光学機能層形成工程の後、前記配向能
を有する基材上に形成された光学機能層を被転写材上に
転写する転写工程を有することを特徴とする請求項８か
ら請求項１５までのいずれかの請求項に記載の光学素子
の製造方法。
【請求項１７】前記光学機能層形成工程の後に、保護
層形成工程を行い、その後再硬化処理工程を行うことを
特徴とする請求項８から請求項１６までのいずれかの請
求項に記載の光学素子の製造方法。