JP2005148345A - 光学素子及びその製造方法並びに液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、反射型あるいは半透過型の液晶表示装置に使用することが可能で、光散乱性を有しながらも平坦性が高い光学素子を提供することを課題とする。
【解決手段】透明基板１の表面上に中間層２が形成され、中間層２の上に３次元架橋された重合型液晶材料からなる散乱層３が形成されている。散乱層３は入射光Ｌ１に対して散乱性を示し、入射光Ｌ１はこの散乱層３において前方及び後方散乱する。反射型液晶表示装置にこの光学素子を組み込めば、光散乱層として機能し、視野角特性の改善が可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、光学素子及びその製造方法に係り、特に重合型液晶層を用いた散乱機能を有する光学素子に関する。
また、この発明は、このような光学素子を使用した液晶表示装置にも関している。

近年、低消費電力で薄型、軽量等の特徴を有するバックライト不要の反射型液晶表示装置が、モバイルコンピュータ等の携帯機器用ディスプレイとして使用されているが、従来の反射型液晶表示装置は、外光を利用して表示するものであるので、使用環境が暗い場合には表示画面も暗くなり、特に暗闇では全く表示画面を見ることができない。そこで、暗い使用環境においては透過型の液晶表示装置として利用することができるように、光源を備えた半透過型液晶表示装置が開発されてきている。

このような反射型あるいは半透過型の液晶表示装置では、外光が必ずしも散乱光ではなく、点光源や面光源などの場合が多いので、均一な画面表示を行うために入射光を散乱光に変換する必要がある。液晶表示装置内で入射光を散乱させる方法として、例えば特許文献１には、反射電極部分に対向するカラーフィルタ側の基板上に光散乱層を設けた半透過型液晶表示装置が開示されている。光散乱層は、樹脂中にその樹脂とは異なる屈折率を有する微粒子を分散させた構造を有している。
また、この他、反射電極に表面に凹凸を形成して入射光を散乱させる方法もある。

特開２００２−３３３６１５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法で入射光を散乱させる場合、透明樹脂中に粒径０．７〜３．５μｍ程度の微粒子を散乱させる必要があるため、光散乱層の表面が粗くなり、平坦性が損なわれて、液晶セル内のギャップの不均一を引き起こす虞があるという問題が生じる。
また、光散乱層を溶液化して製膜する場合には、溶液のろ過を行なって溶液中の異物を除去する工程が必要であるが、微粒子を含んだ溶液をろ過するためには、粗い目のフィルタを用いなければならず、駆動する液晶への異物の混入やショート等の虞が生じ、各種信頼性が低下するという問題がある。
さらに、反射電極に凹凸を形成する方法においても、液晶と接する部分に凹凸を形成するため、平坦性が損なわれ、結果として液晶セル内のギャップが不均一になるという問題が生じてしまう。また、凹凸を利用した散乱層の場合には、液晶セルに組み込んだり、保護層を設けたときに、凹凸部分が屈折率の近い材料で埋まってしまいヘイズが減少するという問題がある。

この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、反射型あるいは半透過型の液晶表示装置に使用することが可能で、光散乱性を有しながらも平坦性が高い光学素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、このような光学素子を用いた液晶表示装置を提供することも目的としている。

この発明に係る光学素子は、基板と、基板の表面上に３次元架橋された重合型液晶材料から形成されると共に少なくとも一部に入射光に対して散乱性を示す光散乱領域が形成された散乱層とを備えたものである。
３次元架橋された重合型液晶材料を用いて散乱層を形成することにより膜面の平坦性を損なうことなく、均一な光散乱層を得ることができる。なお、散乱層は、少なくとも入射光に対して散乱性を示すものであればよく、位相差機能や着色機能を有するものであってもよい。
散乱層が、光散乱領域と、入射光に対して散乱性を示さない透明領域とを有するように構成することができる。散乱層の透明領域は、入射光に対して位相差を生じさせる位相差機能を有するものでもよく、あるいは着色機能を有するものでもよく、さらに位相差機能も着色機能も有しない透明な層として機能するものでもよい。また、基板と散乱層との間に配向材料からなる配向層を介在させてもよい。なお、配向層として、部分的に配向能を有する配向層、あるいは垂直配向能を有する配向層を用いることができる。

この発明に係る光学素子の製造方法は、基板上に重合型液晶材料を配置し、重合型液晶材料を３次元架橋することにより散乱層を形成する方法である。
散乱層を溶液化して製膜する場合、架橋前の重合型液晶は分子量が小さいため、細かい目のフィルタでろ過を行なうことが可能であり、信頼性の高い光学素子を得ることができる。
なお、好ましくは、基板上に配向層を形成し、その配向層の上に散乱層を形成する。この場合、さらに次の（１）〜（３）のいずれかの方法により散乱層の形成を行うことができる。
（１）配向層の上にパターニングされたレジスト層を形成し、レジスト層の上からラビングすることによりレジスト層が存在しない領域の配向層にのみ配向能を付与し、レジスト層を除去した後に散乱層を形成する。
（２）基板上に光配向材料からなる配向層を形成し、所定のパターンを有するフォトマスクを介して配向層の表面に偏光紫外線を照射することにより照射された領域の配向層にのみ配向能を付与し、配向層の上に散乱層を形成する。
（３）配向層の上に重合型液晶材料を配置し、重合型液晶材料が固体相となる温度域で所定のパターンを有するフォトマスクを介して重合型液晶材料の表面を露光することにより露光部分の重合型液晶材料を散乱層とし、重合型液晶材料が液晶相となる温度域で重合型液晶材料の非露光部分の表面を露光することにより新たに露光された部分の重合型液晶材料を位相差層とする。

この発明に係る第１の液晶表示装置は、２枚の透明基板間に少なくとも液晶層とカラーフィルタとが狭持されると共に反射表示を行う反射型の液晶表示装置において、外光を反射するための反射手段と、反射手段より観察者側に設けられ且つ光散乱層として機能する上記のこの発明に係る光学素子とを備えたものである。
重合型液晶材料が散乱層として機能し、視野角特性に優れ、不純物が少なく且つ面内ギャップが均一な信頼性の高い反射型の液晶表示装置が得られる。また、カラーフィルタと併せて用いることにより、カラー表示が可能な反射型の液晶表示装置を得ることができる。

また、この発明に係る第２の液晶表示装置は、２枚の透明基板間に少なくとも液晶層とカラーフィルタとが狭持されると共に反射表示及び透過表示を行う半透過型の液晶表示装置において、反射領域と透過領域とを分ける半透過手段と、半透過手段より観察者側に設けられると共に透過領域では位相差層として機能し且つ反射領域では散乱層として機能する上記のこの発明に係る光学素子とを備えたものである。
反射領域は散乱層として機能し、透過領域は位相差層として機能する半透過型の液晶表示装置が得られる。また、用途によっては、透過領域が散乱層として機能し、反射領域が位相差層として機能するような構成とすることもできる。さらに、透過領域と反射領域の双方を散乱層として機能させ、互いに散乱度合いを異ならせることもできる。また、カラーフィルタと併せて用いることにより、カラー表示が可能な半透過型の液晶表示装置を得ることができる。

この発明によれば、３次元架橋された重合型液晶材料から形成されると共に少なくとも一部に光散乱領域が形成された散乱層を備えているので、光散乱性を有しながらも平坦性が高い光学素子を実現することができる。この光学素子は、反射型あるいは半透過型の液晶表示装置に使用することが可能である。
また、このような光学素子は、基板上に重合型液晶材料を配置し、重合型液晶材料を３次元架橋することにより散乱層を形成することで製造することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係る光学素子の構造を示す。ガラス等からなる透明基板１の表面上に中間層２が形成され、中間層２の上に３次元架橋された重合型液晶材料からなる散乱層３が形成されている。
中間層２は基板１と同様に入射光Ｌ１に対して透明性を有しており、後述する配向層と同一の材料から形成することができるが、この実施の形態１では基板１と散乱層３との密着性を高めるために使用されている。従って、散乱層３を高い密着性をもって基板１上に形成することができれば、中間層２は省略しても構わない。
散乱層３は入射光Ｌ１に対して散乱性を示し、入射光Ｌ１はこの散乱層３において前方及び後方散乱する。このため、反射型液晶表示装置にこの実施の形態１の光学素子を組み込めば、光散乱層として機能し、視野角特性の改善が可能となる。なお、散乱強度は散乱層３の膜厚を選択することによって変えることができる。
なお、散乱層３は、位相差機能や着色機能を併せ持っていてもよい。

散乱層３に用いられる重合型液晶材料としては、ネマティック液晶、コレステリック液晶及びスメクチック液晶を用いることができ、重合性モノマー分子、重合性オリゴマー分子または液晶ポリマー等を単体もしくは２種以上の化合物を含んでいてもよい。具体的には、下記に示すような化合物Ｃ１〜Ｃ１０を用いることができる。ここで、化合物Ｃ１〜Ｃ１０のｘは２〜６の値を有している。

また、散乱層３の散乱強度は、液晶分子の複屈折率Δｎと膜厚により決定されるため、複屈折率Δｎは０．０３以上が好ましく、さらに好ましくは０．０５以上である。さらに、散乱層３として、各種印刷法やリソグラフィー法によりパターニングしたものを用いることもできる。
また、散乱層３の重合型液晶材料として、ネマティック液晶にカイラル剤を加えた、コレステリック規則性を有するカイラルネマティック液晶を使用することもできる。カイラル剤としては、下記に示すような化合物Ｃ１１〜Ｃ１４やキラルドーパント液晶Ｓ−８１１(Ｍｅｒｃｋ社製)等を用いることができる。
ここで、コレステリック規則性を有する場合には、選択反射を有するが、選択反射波長帯域は可視光波長以外が好ましく、特に近赤外波長帯域が好ましい。

なお、液晶規則性を有した配向状態を長期にわたって保持するため、重合可能な基を有する液晶性化合物を使用し、配向を保持した状態で重合させ、架橋による網目構造を形成することが望ましい。重合可能な基を有する液晶性化合物の重合手段としては、熱重合または光重合のいずれか、あるいは双方を用いることができる。好ましくは、光重合であり、特に紫外線を用いた光重合がさらに好ましい。光重合開始剤としては、チオキサントン系光重合開始剤（例：２，４−ジエチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン）、ベンゾフェノン系光重合開始剤（例：ベンゾフェノン、（４−（メチルフェニルチオ）フェニル）フェニルメタノン）やアントラキノン系光重合開始剤（例：エチルアントラキノン）を用いることができる。市販の光重合開始剤（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ．Ｉｎｃ．製のＩｒｇａｃｕｒｅ１８４、Ｉｒｇａｃｕｒｅ３６９、Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ８１９、Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７、Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３、Ｄａｒｏｃｕｒ４２６５）を単体もしくは混合で用いてもよい。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。
光重合開始剤の添加量としては、一般的に０．０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜７重量％、より好ましくは０．５〜５重量％の範囲で重合型液晶材料に添加することができる。

また、複屈折率の測定については、位相遅れと膜厚の測定により行なうことができ、位相遅れの測定は、ＫＯＢＲＡ−２１シリーズ（王子計測機器）等の市販の装置を用いて行うことが可能であり、測定波長は可視光域（３８０〜７８０ｎｍ）であることが好ましく、特に比視感度の最も大きい５５０ｎｍ付近で測定することが好ましい。また膜厚の測定については、ＤＥＫＴＡＫ（Ｓｌｏａｎ）の触針式段差計等の市販の装置を用いることが可能である。

実施の形態２．
実施の形態２に係る光学素子の構造を図２に示す。透明基板１の表面上に配向材料からなる配向層４が形成され、配向層４の上に３次元架橋された重合型液晶材料からなる散乱層５が形成されている。散乱層５は、透明領域５ａと光散乱領域５ｂとを有している。透明領域５ａか光散乱領域５ｂかは、下地の配向層４によって決定される。すなわち、配向層４の所定領域になんらかの方法により配向能を付与した場合、その領域の上に配置された液晶が配向することにより透明領域５ａとなり、配向層４に配向能を付与しない領域は光散乱領域５ｂとなる。

散乱層５の光散乱領域５ｂに入射した入射光Ｌ１は、この光散乱領域５ｂにおいて前方及び後方散乱するが、散乱層５の透明領域５ａは、入射光に対して散乱性を示さないため、例えば図２において基板１に入射した入射光Ｌ２は基板１、配向層４及び散乱層５の透明領域５ａを透過して散乱層５の表面から出射する。

配向層４を構成する配向材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等を使用することができる。配向層４を形成する方法としては、各種印刷法やスピンコート法等を用いることができる。
配向層４に配向能を付与させる方法としては、配向層４をラビングする方法がある。ラビング処理は、レーヨン、綿、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート等の材料から選択されるラビング布を金属ロールに巻き付け、これを配向層４の表面に接した状態で回転させるか、あるいはラビング布を巻き付けたロールを固定したまま基板１を搬送して配向層４の表面をラビング布で摩擦することにより実施することができる。

部分的に透明領域５ａを形成するために、配向能を付与させたくない光散乱領域５ｂに対応する領域の配向層４の上に予めフォトレジスト等のレジスト層をパターニングして形成しておき、レジスト層の上から全面をラビング処理してレジスト層が存在しない領域の配向層４にのみ配向能を付与し、レジスト層を剥離除去する。これにより、配向能を付与させる領域をパターニングすることができる。
その後、配向層４の上に重合型液晶材料を配置して３次元架橋すれば、図２に示されるように、透明領域５ａと光散乱領域５ｂとを有する散乱層５が形成される。

また、光配向材料を用いて配向能の領域をパターニングすることもできる。図３（ａ）に示されるように、基板１上に光配向材料からなる配向層６を形成し、所定のパターンを有するフォトマスク７を介して配向層６の表面に偏光紫外線を照射する。これにより、図３（ｂ）に示されるように、偏光紫外線が照射されて配向能が付与された配向能領域６ａと偏光紫外線が照射されないために配向能が付与されない非配向能領域６ｂとに配向層６がパターニングされる。その後、図３（ｃ）に示されるように、配向層６の上に散乱層５を形成すると、配向能領域６ａの上に配置された液晶が配向して透明領域５ａを形成し、非配向能領域６ｂの上には光散乱領域５ｂが形成される。
光配向材料としては、例えば特開平１１−１０９３６１号公報や特開２００１−１７４６３５号公報に開示されている各種の材料を使用することができる。

さらに、温度調整をすることによって透明領域と光散乱領域とにパターニングされた散乱層を形成することもできる。例えば、図４に示されるように、配向層４の上に重合型液晶材料を配置し、重合型液晶材料が固体相となる低温域で所定のパターンを有するフォトマスクを介して重合型液晶材料の表面を露光することにより露光部分の重合型液晶材料が光散乱領域８ｂとなり、その後重合型液晶材料が液晶相となる温度域まで温度を上昇させて重合型液晶材料のまだ露光していない部分の表面を露光することにより、この部分の重合型液晶材料が位相差層となって透明領域８ａを形成する。このようにして、透明領域８ａと光散乱領域８ｂとを有する散乱層８が形成される。

なお、この実施の形態２において、光学的に機能しない不要部分、例えば図２の透明領域５ａを除去することも可能である。
光散乱領域５ｂ及び８ｂは、散乱性を示すものであればよく、位相差機能や着色機能を有してもよい。
また、透明領域５ａ及び８ａが着色機能を有していてもよい。

また、配向層として、部分的に配向能を有する配向層、あるいは垂直配向能を有する配向層を用いることもできる。垂直配向能を有する配向膜としては、例えば日産化学製のＳＥ−７５１１、ＳＥ−１２１１等がある。

実施の形態３．
実施の形態３に係る反射型の液晶表示装置の構造を図５に示す。第１の透明基板１１の表面上にカラーフィルタ１２が形成され、カラーフィルタ１２の上に配向層１３と散乱層１４とが順次形成され、さらに散乱層１４の表面上に透明電極層１５が形成されている。一方、第２の透明基板１６の表面上には反射手段となる反射電極層１７が形成されている。そして、透明電極層１５と反射電極層１７とが向かい合うように第１の透明基板１１と第２の透明基板１６とが周縁のシール材１８を介して互いに間隔を隔てて平行に配置され、これらの間に液晶１９が封じ込まれている。なお、カラーフィルタ１２とは反対側の第１の透明基板１１の面上には、円偏光板２０が貼付されている。
なお、散乱層１４の少なくとも一部には、実施の形態１及び２に記したように、３次元架橋された重合型液晶材料からなる光散乱領域が形成されている。

円偏光板２０の前面から取り入れられた外光Ｌ３は、第１の透明基板１１とカラーフィルタ１２及び配向層１３を透過した後、散乱層１４で散乱し、透明電極層１５から液晶１９へと入射する。そして、液晶１９の配向状態に応じた光が液晶１９内を進み、反射電極層１７で反射した後、再び液晶１９内を進んで透明電極層１５、散乱層１４、配向層１３、カラーフィルタ１２、第１の透明基板１１及び円偏光板２０を通って観察者へ向けて出射され、これにより表示が行われる。

なお、図６に示されるように、配向層１３及び散乱層１４を第１の透明基板１１側ではなく、第２の透明基板１６側に設けることもできる。すなわち、カラーフィルタ１２の表面上に直接透明電極層１５を形成すると共に反射電極層１７上に配向層１３と散乱層１４を順次形成し、透明電極層１５と散乱層１４との間に液晶１９を封じ込めてもよい。
また、カラーフィルタ１２も、第１の透明基板１１側ではなく、第２の透明基板１６側に設けることもできる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る半透過型の液晶表示装置の構造を図７に示す。この液晶表示装置は、図５に示した実施の形態３の液晶表示装置において、反射電極層１７の代わりに、所定のパターンで透過領域２１ａと反射領域２１ｂとに分けられた半透過手段となる反射電極層２１を用いると共に、反射電極層２１とは反対側の第２の透明基板１６の面上に円偏光板２２が貼付され、さらにこの円偏光板２２に対向するようにバックライト２３及び反射板２４を順次配置したものである。

昼間など周囲が十分明るい場合には、円偏光板２０の前面から取り入れた外光Ｌ３を散乱層１４で散乱させた後に反射電極層２１の反射領域２１ｂで反射させて照明光として利用することができる。液晶１９の配向状態に応じた表示光が円偏光板２０の前面から出射されることにより表示が行われる。一方、夜間など周囲が暗い場合には、バックライト２３を点灯させ、発した光を直接あるいは反射板２４で反射させた後に円偏光板２２から入射させ、反射電極層２１の透過領域２１ａを透過させて照明光とすることができる。

なお、図８に示されるように、図７の液晶表示装置において、配向層１３及び散乱層１４を第１の透明基板１１側ではなく、第２の透明基板１６側に設けることもできる。すなわち、カラーフィルタ１２の表面上に直接透明電極層１５を形成すると共に反射電極層２１上に配向層１３と散乱層１４を順次形成し、透明電極層１５と散乱層１４との間に液晶１９を封じ込めてもよい。

実施の形態５．
実施の形態５に係る半透過型の液晶表示装置の構造を図９に示す。この液晶表示装置は、図７に示した実施の形態４の液晶表示装置において、散乱層１４の代わりに、透明領域２５ａと光散乱領域２５ｂとを有する散乱層２５を用いたものである。散乱層２５の透明領域２５ａは反射電極層２１の透過領域２１ａに、散乱層２５の光散乱領域２５ｂは反射電極層２１の反射領域２１ｂにそれぞれ対応した位置に配置されている。

昼間など周囲が十分明るい場合には、円偏光板２０の前面から取り入れた外光Ｌ３を散乱層２５の光散乱領域２５ｂで散乱させた後に反射電極層２１の反射領域２１ｂで反射させて照明光として利用することができる。液晶１９の配向状態に応じた表示光が円偏光板２０の前面から出射されることにより表示が行われる。一方、夜間など周囲が暗い場合には、バックライト２３を点灯させ、発した光を直接あるいは反射板２４で反射させた後に円偏光板２２から入射させ、反射電極層２１の透過領域２１ａ及び散乱層２５の透明領域２５ａを透過させて照明光とすることができる。

なお、図１０に示されるように、図９の液晶表示装置において、配向層１３及び散乱層２５を第１の透明基板１１側ではなく、第２の透明基板１６側に設けることもできる。すなわち、カラーフィルタ１２の表面上に直接透明電極層１５を形成すると共に反射電極層２１上に配向層１３と散乱層２５を順次形成し、透明電極層１５と散乱層２５との間に液晶１９を封じ込めてもよい。

実施の形態５の半透過型液晶表示装置において、散乱層２５の透明領域２５ａは位相差層として機能させることもでき、各種視野角補償層として組み込むことが可能である。また、散乱層２５の透明領域２５ａを１／４波長板として組み込めば、バックライト２３側の円偏光板（＋位相差板）２２と組み合わせて円偏光を作ることも可能である。
なお、実施の形態１及び２の光学素子の表面上に保護層を形成することもできる。

実施例１．
次に、上述した実施の形態１の具体的な実施例について述べる。
ネマティック液晶相を示す重合可能なモノマー分子（２５重量部）（上述した化合物Ｃ８）と、光重合開始剤としてＩｒｇａｃｕｒｅ３６９（１重量部）とシクロヘキサノン（７４重量部）からなる重合型ネマティック液晶溶液を準備した。
次に、ガラス基板をスピンコーターにセットし、配向層上に上記の液晶溶液を３．００μｍ程度の膜厚（乾燥後）でスピンコーティングした。さらに、減圧乾燥にて溶媒を除去し、ガラス基板上に白濁した液晶層が作製されたことを目視にて確認した。その後、このような液晶層に超高圧水銀灯を有する紫外線照射装置により紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ^２で照射することにより液晶層を重合し、３次元架橋した散乱層を形成した。また、温度２３０℃のクリーンオーブンにて熱焼成を行なってさらに架橋を促進した。
このようにして形成された散乱層の平坦性を触針式段差計にて１ｍｍの測定距離にわたって０．３３３μｍ毎に測定したところ、中心線平均粗さは３０オングストローム（３．０×１０^−９ｍ）程度であった。また、ヘイズについてヘイズメータ（ＮＤＨ２０００、日本電色工業製）で測定したところ、Ｈｚ値は１０であった。

実施例２．
実施の形態２の具体的な実施例について述べる。
ガラス基板上に予め光配向材料からなる配向層を成膜し、幅５０μｍの開口部と２５０μｍの遮光部とが交互に整列されているフォトマスクを介して露光した。次に、実施例１で用いた液晶溶液を配向層上に３．００μｍ程度の膜厚（乾燥後）でスピンコーティングした。さらに、温度８０℃で５分間加熱して乾燥し、基板上に白濁した散乱領域と透明領域とを有する液晶層が作製されたことを偏光顕微鏡にて確認した。その後、このような液晶層の散乱領域に超高圧水銀灯を有する紫外線照射装置により紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ^２で照射することにより散乱領域の液晶層を重合し、３次元架橋した散乱層を形成した。また、温度２３０℃のクリーンオーブンにて熱焼成を行なってさらに架橋を促進した。
このようにして形成された散乱層の散乱領域部と透明領域部の平坦性を触針式段差計にて１ｍｍの測定距離にわたって０．３３３μｍ毎に測定したところ、中心線平均粗さは３０オングストローム（３．０×１０^−９ｍ）程度であった。

実施例３．
ネマティック液晶相を示す重合可能なモノマー分子（２５重量部）（上述した化合物Ｃ８）と、カイラル剤（０．５重量部）（上述した化合物Ｃ１４）と、光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７（１重量部）とシクロヘキサノン（７３．５重量部）からなる液晶溶液を準備した。
次に、ガラス基板をスピンコーターにセットし、配向層上に上記の液晶溶液を４．００μｍ程度の膜厚（乾燥後）でスピンコーティングした。さらに、減圧乾燥後、温度５０℃のホットプレートで１分、続いて温度９０℃のホットプレートで１分加熱して溶媒を除去し、ガラス基板上に白濁した液晶層が作製されたことを目視にて確認した。斜めから見ると、少し赤みが見えたので液晶構造を有していることを確認した。その後、このような液晶層に超高圧水銀灯を有する紫外線照射装置により紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ^２で照射することにより液晶層を重合し、３次元架橋した散乱層を形成した。また、温度２３０℃のクリーンオーブンにて熱焼成を行なってさらに架橋を促進した。
このようにして形成された散乱層の平坦性を触針式段差計にて１ｍｍの測定距離にわたって０．３３３μｍ毎に測定したところ、中心線平均粗さは３０オングストローム（３．０×１０^−９ｍ）程度であった。また、ヘイズについてヘイズメータ（ＮＤＨ２０００、日本電色工業製）で測定したところ、Ｈｚ値は４０であった。

実施例４．
実施例１で製造した光学素子の表面上に保護層を形成した。保護層としては、ＡＣ−５１００（日産化学製）を２μｍ程度の膜厚に塗布し、紫外線照射装置により紫外線を２１００ｍＪ／ｃｍ^２で照射した後、温度２３０℃のクリーンオーブンにて１時間の熱焼成を行なった。
このようにして形成された保護層の平坦性を触針式段差計にて１ｍｍの測定距離にわたって０．３３３μｍ毎に測定したところ、中心線平均粗さは２８オングストローム（２．８×１０^−９ｍ）であった。まや、ヘイズについてヘイズメータ（ＮＤＨ２０００、日本電色工業製）で測定したところ、Ｈｚ値は１０のまま変わりはなかった。

この発明の実施の形態１に係る光学素子の構造を示す断面図である。 実施の形態２に係る光学素子の構造を示す断面図である。 実施の形態２に係る光学素子を製造する方法を段階的に示す断面図である。 実施の形態２の変形例に係る光学素子の構造を示す断面図である。 実施の形態３に係る反射型の液晶表示装置の構造を示す断面図である。 実施の形態３の変形例に係る反射型の液晶表示装置の構造を示す断面図である。 実施の形態４に係る半透過型の液晶表示装置の構造を示す断面図である。 実施の形態４の変形例に係る半透過型の液晶表示装置の構造を示す断面図である。 実施の形態５に係る半透過型の液晶表示装置の構造を示す断面図である。 実施の形態５の変形例に係る半透過型の液晶表示装置の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 基板、２ 中間層、３，５，８，１４，２５ 散乱層、４，６，１３ 配向層、７ フォトマスク、１１ 第１の透明基板、１２ カラーフィルタ、１５ 透明電極層、１６ 第２の透明基板、１７，２１ 反射電極層、１８ シール材、１９ 液晶、２０，２２ 円偏光板、２３ バックライト、２４ 反射板、５ａ，８ａ，２５ａ 透明領域、５ｂ，８ｂ，２５ｂ 光散乱領域、６ａ 配向能領域、６ｂ 非配向能領域、２１ａ 透過領域、２１ｂ 反射領域。

Claims (13)

1. 基板と、
   前記基板の表面上に３次元架橋された重合型液晶材料から形成されると共に少なくとも一部に入射光に対して散乱性を示す光散乱領域が形成された散乱層と
   を備えたことを特徴とする光学素子。
2. 前記散乱層は、光散乱領域と、入射光に対して散乱性を示さない透明領域とを有する請求項１に記載の光学素子。
3. 前記散乱層の透明領域は、入射光に対して位相差を生じさせる位相差層として機能する請求項２に記載の光学素子。
4. 前記基板と前記散乱層との間に配向材料からなる配向層が介在する請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学素子。
5. 前記配向層が部分的に配向能を有する配向層である請求項４に記載の光学素子。
6. 前記配向層が垂直配向能を有する配向層である請求項４または５に記載の光学素子。
7. 基板上に重合型液晶材料を配置し、
   重合型液晶材料を３次元架橋することにより散乱層を形成する
   ことを特徴とする光学素子の製造方法。
8. 基板上に配向層を形成し、
   配向層の上に散乱層を形成する
   請求項７に記載の光学素子の製造方法。
9. 配向層の上にパターニングされたレジスト層を形成し、
   レジスト層の上からラビングすることによりレジスト層が存在しない領域の配向層にのみ配向能を付与し、
   レジスト層を除去した後に散乱層を形成する
   請求項８に記載の光学素子の製造方法。
10. 基板上に光配向材料からなる配向層を形成し、
    所定のパターンを有するフォトマスクを介して配向層の表面に偏光紫外線を照射することにより照射された領域の配向層にのみ配向能を付与し、
    配向層の上に散乱層を形成する
    請求項８に記載の光学素子の製造方法。
11. 配向層の上に重合型液晶材料を配置し、
    重合型液晶材料が固体相となる温度域で所定のパターンを有するフォトマスクを介して重合型液晶材料の表面を露光することにより露光部分の重合型液晶材料を散乱層とし、
    重合型液晶材料が液晶相となる温度域で重合型液晶材料の非露光部分の表面を露光することにより新たに露光された部分の重合型液晶材料を位相差層とする
    請求項８に記載の光学素子の製造方法。
12. ２枚の透明基板間に少なくとも液晶層とカラーフィルタとが狭持されると共に反射表示を行う反射型の液晶表示装置において、
    外光を反射するための反射手段と、
    前記反射手段より観察者側に設けられ且つ光散乱層として機能する請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学素子と
    を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
13. ２枚の透明基板間に少なくとも液晶層とカラーフィルタとが狭持されると共に反射表示及び透過表示を行う半透過型の液晶表示装置において、
    反射領域と透過領域とを分ける半透過手段と、
    前記半透過手段より観察者側に設けられると共に透過領域では位相差層として機能し且つ反射領域では光散乱層として機能する請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学素子と
    を備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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