JP2008225180A - 重合性液晶組成物、光学素子および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶分子を配向させた光学素子の耐熱性を向上させる重合性液晶組成物、光学素子および液晶表示装置である。
【解決手段】配向処理された面上に配向する重合性液晶モノマーＭ₁と、下記構造式（１）に示す光重合開始剤とを含有することを特徴とする重合性液晶組成物、これを用いた光学素子、この光学素子を用いた液晶表示装置である。

【選択図】なし

Description

本発明は、液晶分子を配向させてなる光学素子に用いる重合性液晶組成物、この組成物を用いた光学素子、およびこの光学素子を用いた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置に組み込まれている光学素子としては、重合型の液晶材料からなる光学素子が知られており、液晶表示装置を構成する吸収型円偏光板（λ／４位相差層，λ／２位相差層）や、直線偏光板、各種液晶モードの視角補償層として広く用いられている。

例えば、ＥＣＢモードの液晶表示装置においては、液晶分子を傾斜配向させていわゆるハイブリット構造とした光学素子を位相差層として設けることにより、広い視野角が得られることが知られている。このように液晶分子を傾斜配向させた光学素子（位相差層）の製造においては、重合性液晶化合物を、光重合開始剤や界面活性剤と混合した組成物として用い、光重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルゲータール類、アシルフォスフィンオキサイド等を用いることが開示されている（下記特許文献１参照）。

また、液晶表示装置においては、上記位相差層を２枚の基板間に液晶層を狭持してなる液晶セルの内側に設けてインセル化することにより、装置の薄型化が図られる。このように位相差層をインセル化した構成の一例として、ＲＧＢ各色の画素毎に位相差を変化させた位相差層を設ける構成も開示されている（下記特許文献２参照）。

特開２００５−２７２５６０号公報 特開平７−１９９１７３号公報

ところで、位相差層をインセル化した構成においては、基板上に形成した位相差層に対しても、その後のプロセスにおいての熱処理が加えられる。このため、位相差層に対してもある程度の耐熱性が要求される。

しかしながら、従来の重合性液晶材料を用いた位相差層の中には、インセル化に対して充分な耐熱性を備えているものはなく、熱処理によって位相差が変化し易く、所期の特性を維持することが困難であった。

本発明では、このような点を鑑みてなされたものであり、耐熱性に優れた光学素子を作製することが可能な重合性液晶組成物を提供すること、さらには耐熱性に優れた光学素子を提供し、これにより光学素子（位相差層）のインセル化を実現可能とした液晶表示装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の重合性液晶組成物は、配向処理された面上に配向する重合性液晶モノマーと、下記構造式（１）に示す光重合開始剤とを含有することを特徴としている。

また、本発明は、このような重合性液晶組成物を用いて重合性液晶モノマーを配向させた光学素子である。

これによれば、構造式（１）で示される光重合開始剤を用いたことにより、後の実施例で示すように、重合性液晶モノマーを配向させた光学素子の硬化性が向上することで、耐熱性が向上することが確認された。

さらに本発明は、このような光学素子からなる位相差層が組み込まれた液晶表示装置でもあり、特には、一対の基板間に液晶層を狭持させた液晶セルの内側に、この位相差層を設けたことを特徴としている。

以上説明したように、本発明によれば、重合性液晶モノマーを配向させた光学素子の硬化性を向上させて、耐熱性を向上させることが可能になる。これにより、重合性液晶モノマーを配向させた光学素子を、耐熱性が要求される液晶セル内に位相差層として設けることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
＜重合性液晶組成物＞
重合性液晶組成物には、ａ）重合性液晶モノマー、およびｂ）光重合開始剤の他に、ｃ）界面活性剤とｄ）酸化防止剤が含まれる。ここでは、上記重合性液晶モノマーとして、配向膜に対してハイブリッド配向させる重合性液晶モノマーを用いた例について説明する。

ａ）重合性液晶モノマー
配向膜に対してハイブリッド配向させる重合性液晶モノマーであり、少なくとも２つの重合性官能基を有している化合物が用いられる。例えば、２つの重合性官能基を有している化合物としては、下記一般式（１）で示される化合物が例示される。

ただし、一般式（１）中において、Ｗ₁およびＷ₂はそれぞれ独立的に単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−を表し、Ｙ₁およびＹ₂はそれぞれ独立的に−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−を表し、ｐ及びｑはそれぞれ独立的に２〜１８の整数を表し、式中に存在する３種の１，４−フェニレン基の水素原子はそれぞれ独立的に、炭素原子数１〜７のアルキル基、アルコキシ基、アルカノイル基、シアノ基またはハロゲン原子で一つ以上置換されていてもよい。

また、耐熱性を確保する観点から、及び室温で結晶を析出しにくくする観点から、一般式（１）で表される重合性液晶モノマーは、６０質量%以上、好ましくは６５質量％以上、さらに好ましくは７０質量％以上含有させることが好ましい。

さらに、このような一般式（１）で示される重合性液晶モノマーと共に、下記一般式（２）-1〜一般式（２）-5で示されるネマチック液晶からなる重合性液晶モノマーを合わせて用いることにより、重合性液晶モノマーの配向性を向上させてもよい。これらの一般式（２）-1〜一般式（２）-5で示されるネマチック液晶のうちの２つ以上を用いてもよい。

ただし、一般式（２）-1〜一般式（２）-5中のｎは、２〜１０であることとする。

ｂ）光重合開始剤
上記構造式（１）で示される化合物である。具体的には、チバスペシャリティケミカルズ（株）製のＩｒｇａｃｕｒｅ ＯＸＥ０２が例示される。

この光重合開始剤は、必要に応じて他の光重合開始剤を添加してもよい。また、光重合開始剤の添加量は、一般的に０．０１〜１５ｗｔ％、好ましくは０．０５〜１０ｗｔ％、より好ましくは０．１〜５ｗｔ％の範囲である。

ｃ）界面活性剤
界面活性剤としては、フッ素系の界面活性剤またはアクリル系の界面活性剤が用いられる。フッ素系の界面活性剤としては、メガファックＲ−０８、Ｒ−９０、Ｆ−４８３（いずれも大日本インキ化学工業社製商品名）等を用いることができる。また、アクリル系の界面活性剤としてはＢＹＫ３６１（ビックケミー社製商品名）、ポリフロー４６１（共栄社化学社製商品名）等を用いることができる。これらの界面活性剤は、単独で用いてもよく、複数種類を用いてもよい。

界面活性剤の添加量は、液晶の配向を阻害しない範囲で適宜添加することができるが、一般的には液晶材料に対して０．００１ｗｔ％〜６ｗｔ％程度が好ましく、さらに好ましくは、０．０１ｗｔ％〜４ｗｔ％程度が好ましい。

このような界面活性剤は、この重合性液晶組成物を用いた光学素子において、重合性液晶モノマーの空気界面側のチルト角を制御するものであり、面内で傾斜角の均一なチルト角で重合性液晶モノマーをハイブリッド配向させた光学素子を形成することができ、面内のムラが見えなくなることが可能となる。

ｄ）酸化防止剤
酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤が用いられる。ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、例えば、2,6-ジ-t-ブチル-4-エチルフェノール、2,4-ビス-(ｎ-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、2,2-チオ-ジエチレンビス｛3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート｝、Ｎ,Ｎ'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナミド)、3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジルフォスフォネート-ジエチルエステル、トリス-（3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル）-イソシアヌレート、2,6-ジ-t-ブチルフェノール、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、2,6-ジ-t-ブチル-４-メトキシフェノール、トリエチレングリコール-ビス｛3-（3-ｔ-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート｝、1,6-ヘキサンジオール-ビス｛3-（3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート｝、ペンタエリスリチル-テト
ラキス｛3-（3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート｝、オクタデシル-3-（3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオネート、1,3,5-トリメチル-2,4, 6-トリス（3,5-ジ-ｔ-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）ベンゼンなどが挙げられ、単独又は２種以上を使用してもよい。

酸化防止剤の添加量は、液晶の配向を阻害しない範囲で適宜添加することができるが、一般的には液晶材料に対して０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％程度が好ましく、さらに好ましくは、０．１1ｗｔ％〜５ｗｔ％程度が好ましい。

このような酸化防止剤は、上記重合性液晶モノマーまたは光重合開始剤の酸化を防止し、これらの劣化を防止するものである。

尚、上述したｃ）界面活性剤およびｄ）酸化防止剤は、重合性液晶組成物に必要に応じて含有されればよく、どちらか一方が含有されていてもよく、どちらも含有されていなくても構わない。

＜光学素子＞
図１は以上の重合性液晶組成物を用いた光学素子の構成を示す模式図である。この図に示すように、光学素子１００ａは、表面に配向処理された配向基板２００上に設けられる。このような配向基板２００としては、例えば配向処理としてラビング処理が施された配向膜によって表面が覆われたガラス基板や、配向能のある基板であればよいこととする。

上記配向膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等が通常使用され、ラビング処理はレーヨン、綿、ポリアミド、ポリメチルメタアクリレート等の素材から選ばれるラビング布を金属ロールに捲きつけ、これをフィルムに接した状態で回転させるか、ロールを固定したままフィルムを搬送することにより、フィルム面をラビングで摩擦する方法が通常採用される。また、偏光紫外線などにより配向能を付与させる光配向膜等も用いることが可能である。

そして、光学素子１００ａは、配向基板２００の配向処理された面上において液晶分子Ｍ₁を配向させた層として設けられている。このような光学素子１００のうち、ハイブリッド配向するものは、配向基板２００に近い部分ほど、液晶分子Ｍ₁の長軸が配向基板２００の基板面に対して平行である。一方、配向基板２００から上方に離れるにしたがって、液晶分子Ｍ₁の長軸と配向基板２００の基板面とのなす角度（プレチルト角）が大きくなる構成である。

この光学素子１００ａにおいては、液晶分子Ｍ₁が、上述した重合性液晶組成物の重合性液晶モノマーからなり、これらの重合性液晶モノマーが上述した配向の状態で３次元に架橋して固定されている。

この光学素子１００ａには、重合性液晶モノマーの他に、上述した重合性液晶組成物を構成する光重合開始剤、界面活性剤および酸化防止剤が含有されている。

上記光学素子１００ａは次のような方法により形成される。

先ず、重合性液晶モノマー、光重合開始剤、界面活性剤および酸化防止剤を、上述した所定の割合で溶剤に溶解させた重合性液晶組成物を塗布液として調整する。次に、配向基板上に、所定膜厚で塗布液を塗布した塗膜を形成する。尚、塗膜の形成方法は、各種コーティング方法を適用してよい。

次いで、加熱処理によって、配向基板２００上の塗膜を乾燥させるとともに、塗膜中の重合性液晶モノマーを配向させる。これにより、配向方向の異なる基板間に塗布膜を挟み込んで処理することなく、配向させる。

その後、これを室温下に取り出し、例えば紫外線（ＵＶ）からなる放射線を照射することにより、重合性液晶モノマーを３次元架橋させる。

この際、窒素（Ｎ₂）などの不活性ガス雰囲気中において、塗膜への放射線の照射を行うことが好ましい。これにより、酸素阻害を受けることなく耐熱性に優れた光学素子１００ａを作製することができる。

また、塗膜に照射する放射線としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯などの水銀励起光源、およびキセノン光源等を用いることができ、好ましくは、光開始剤の感度の大きい波長帯域に強度のピークを有する光源を選択することが好ましい。

さらに、このような塗膜への放射線の照射は、室温以上、液晶性モノマーの透明点以下の温度で行うこととする。これにより、液晶性（異方性）を損なうことなく、架橋密度が大きく耐熱性の優れた光学素子を作製することができる。尚、透明点とは、液晶相と液相の相転移の温度である。

またその後、熱処理を行うことによって、さらに３次元架橋を進める。これにより、さらに耐熱性の優れた傾斜配向位相差層を得ることができる。この熱処理は、１００℃以上、２３０℃以下で、１０分〜１２０分の間で行なわれることとする。これにより、熱処理による黄変や位相差量の低下等の劣化を防いだ光学素子を得ることができる。

このようにして得られる光学素子１００ａは、構造式（１）で示される光重合開始剤を用いたことにより、重合性液晶モノマーを配向させた光学素子でありながらも、硬化性が向上することで、後の実施例で示すように、耐熱性が向上することが確認された。

これにより、この光学素子１００ａに対して加熱処理が加わった場合であっても、その加熱処理の前後において、光学素子１００ａの特性を変化させることなく安定に保つことが可能である。例えば、正面の位相差および極角方向に傾斜した方向からの位相差を、加熱処理の前後において変化させることなく安定に保つことが可能である。

また、構造式（１）で示される光重合開始剤を用いたことで、上述したように、光学素子１００ａの硬化性も向上することから、精度よくパターニングすることが可能となる。

＜液晶表示装置−１＞
図２は、本発明の液晶表示装置の第１実施形態の断面構成図である。この図に示す液晶表示装置１ａは、ＥＣＢモードで駆動される透過型の液晶表示装置１ａであり、液晶分子をハイブリッド配向させた位相差層として上述した光学素子を備えている。このような液晶表示装置１ａは、次のように構成されている。

すなわち液晶表示装置１ａは、駆動基板１０と、この駆動基板１０の素子形成面側に対向配置された対向基板２０と、これらの駆動基板１０と対向基板２０との間に狭持された液晶層ＬＣとを備えている。また駆動基板１０の外側面にはλ／４位相差板３０が密着状態で設けられ、さらに駆動基板１０および対向基板２０の外側面に、クロスニコルに偏光板３１，３２が密着状態で設けられている。また駆動基板１０側に配置された偏光板３１の外側には、バックライト３３、および反射板３４が配置されている。

このうち駆動基板１０は、ガラス基板のような透明基板１１における液晶層ＬＣに向かう面上に、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の駆動素子およびこれに接続された画素電極などが画素毎に形成された駆動電極層１２が設けられている。そして、この駆動電極層１２を覆う状態で、配向膜１３が設けられている。この配向膜１３は、例えば、駆動基板１０側の偏光板３１の透過軸に対して所定の方向にラビング処理または配向処理されたものであることとする。

一方、対向基板２０は、ガラス基板のような透明基板２１における液晶層ＬＣに向かう面に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色のカラーフィルタ２２、配向膜２３、位相差層２４、対向電極２５、および配向膜２６がこの順に設けられている。この配向膜２６は、駆動基板１０側に設けられた配向膜１３と反平行にラビング処理または配向処理されたものであることとする。

そして、液晶分子をハイブリッド配向させた位相差層２４として、図１を用いて説明した光学素子１００ａが用いられており、この位相差層２４が透明基板２１における液晶層ＬＣ側に形成されているところが特徴的である。

尚、配向膜２３が設けられた透明基板２１が、図１を用いて説明した配向基板２００に対応する。このため、位相差層２４における液晶分子は、透明基板２１側において基板面と水平であって、液晶層ＬＣ側に向かって徐々に垂直に立ち上がる配向状態となっている。

また、この位相差層２４の配向方向は、対向電極２５および画素電極に電圧を印加して黒表示を行う際の液晶層ＬＣの残留位相差と、位相差板（λ／４位相差板３０）の位相差を実質的に相殺するように構成されていることとする。

このような構成の液晶表示装置１ａは、位相差層２４を、透明基板２１上にカラーフィルタ２２を介して成膜形成してインセル化したものになる。

以上説明した構成の液晶表示装置１ａでは、位相差層２４をＥＣＢモードの液晶表示装置１ａに組み込んだことにより、黒表示においての液晶層ＬＣの残留位相差が打ち消され、広い視野角を得ることが可能になる。

そして特に、液晶分子のチルト角が膜厚方向で変化した構成であることにより、加熱によって位相差が変化し易かったハイブリッド配向の位相差層２４を、上述したように耐熱性の良好な光学素子で構成したことで、インセル化しても十分な耐熱性を発揮し、所期の位相差を保つことが可能である。

この結果、位相差層２４を設けたＥＣＢモードの液晶表示装置１ａ、およびこの液晶表示装置１ａを用いた電子機器において、位相差層２４の配向性の向上を図ることが可能になることから、視野角が良好でありながらもコントラストの高い表示を行うことができる。

また、この位相差層２４を、カラーフィルタ２２の上部に設けたことにより、位相差層２４がカラーフィルタ２２の保護層としての機能も兼ね備える。これによりカラーフィルタ２２からの脱ガスを防止することができる。

（変形例１）
なお、上述した第１実施形態では、上記位相差層２４として、図１を用いて説明したように、液晶分子Ｍ₁をハイブリッド配向させた光学素子１００ａを用いた例について説明したが、上記位相差層２４は、ハイブリッド位相差層に限定されるものではない。例えば、図３に示すように、液晶分子Ｍ₂をコレステリック配向させた光学素子１００ｂであってもよい。

この場合に用いられる重合性液晶組成物には、ａ）重合性液晶モノマー、ｂ）光重合開始剤、ｃ）界面活性剤およびｄ）酸化防止剤の他にｅ）カイラル剤が含まれる。

ａ）重合性液晶モノマー
配向膜に対して水平配向される重合性液晶モノマーであり、例えば上記一般式（２）-1〜一般式（２）-5で示されるネマチック液晶が用いられる。

また、ｂ）光重合開始剤、ｃ）界面活性剤およびｄ）酸化防止剤については、第１実施形態と同様のものが用いられる。

ｅ）カイラル剤
カイラル剤としては、下記構造式（２）に示される重合性官能基を２つ有する下記構造のものの他に、特開平８−２４５９６０号公報に記載された単官能重合性カイラルモノマー、特開平９−５３０７４号公報に記載された単官能カイラル（メタ）アクリレート、特開２０００−９５８８３号公報に記載されたキラル化合物を用いることができる。これらは、２種以上用いることが好ましい。

上記カイラル剤の添加量は、液晶の配向を阻害しない範囲、かつ可視光域に選択反射を有さない領域で適宜添加することができるが、一般的には上記重合性液晶モノマーに対して０．１ｗｔ％〜１５ｗｔ％程度が好ましく、さらに好ましくは、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％程度が好ましい。

このようなカイラル剤は、上述したネマチック液晶からなる重合性液晶モノマーを、基板面から離れるに従い、螺旋構造を描くように回転させるものである。

そして、光学素子１００ｂは、液晶分子Ｍ₂が基板面から離れるに従い、螺旋構造を描くように回転していく。螺旋構造は楕円形状でもよいし、傾斜配向していてもよい。この際、この光学素子１００ｂの選択反射は可視光以外にあることが好ましく、特に傾斜観察時に選択反射が観察されない紫外領域が好ましい。

この光学素子１００ｂにおいては、液晶分子Ｍ₂が、上述した重合性液晶組成物の重合性液晶モノマーからなり、これらの重合性液晶モノマーが上述した配向の状態で３次元に架橋して固定されている。この光学素子１００ｂは、重合性液晶組成物を上述したように調製する以外は、第１実施形態で、図１を用いて説明した光学素子１００ａと同様の方法で作製される。

（変形例２）
また、例えば、図４に示すように、液晶分子Ｍ₃をプレーナー配向させた光学素子１００ｃであってもよい。

この場合に用いられる重合性液晶組成物は、ａ）重合性液晶モノマー以外は第１実施形態と同様のものが用いられ、ａ）重合性液晶モノマーとしては、配向膜に対して水平配向される重合性液晶モノマーであり、例えば上記一般式（２）-1〜一般式（２）-5で示されるネマチック液晶が用いられる。

そして、光学素子１００ｃは、配向基板２００の配向処理された面上において液晶分子Ｍ₃をプレーナー（水平）配向させた層として設けられている。

この光学素子１００ｃにおいては、液晶分子Ｍ₃が、上述した重合性液晶組成物の重合性液晶モノマーからなり、これらの重合性液晶モノマーが上述した配向の状態で３次元に架橋して固定されている。この光学素子１００ｃは、重合性液晶組成物を上述したように調製する以外は、第１実施形態で、図１を用いて説明した光学素子１００ａと同様の方法で作製される。

（第２実施形態）
＜液晶表示装置−２＞
図５は、本発明の液晶表示装置の第２実施形態の断面構成図である。この図に示す液晶表示装置１ｂが、図２に示した液晶表示装置１ａと異なるところは、対向基板２０側の構成である。すなわち液晶表示装置１ｂでは、透明基板２１上のカラーフィルタ２２を平坦化絶縁膜４０で覆い、この上部に配向膜２３および位相差層２４を設けた構成であり、他の構成は図２の液晶表示装置１ａと同様である。

このように、平坦化絶縁膜４０を設けることにより、平坦な下地面上に位相差層２４を形成することが可能になる。これにより、位相差層２４の配向性を向上させることが可能である。

（第３実施形態）
＜液晶表示装置−３＞
図６は、本発明の液晶表示装置の第３実施形態の断面構成図である。この図に示す液晶表示装置１ｃが、図２に示した液晶表示装置１ａと異なるところは、対向基板２０側の構成である。すなわち液晶表示装置１ｃでは、配向膜２３および位相差層２４を、透明基板２１上に直接設けた構成であり、他の構成は図２の液晶表示装置１ａと同様である。

このような構成とすることによっても、位相差層２４を成膜形成する下地がより平坦であるため、位相差層２４の配向性をさらに向上させることが可能である。

尚、上述した第1実施形態〜第３実施形態においては、位相差層２４を視野角補償層として設けたＥＣＢモードの液晶表示装置を例示した構成を説明した。しかしながら、本発明は、位相差層２４をインセル化して設けたＴＮモードの液晶表示装置にも適用可能である。この場合、実施形態で説明した液晶セル内および外側に配置される偏光板などの光学構成を、ＴＮモードでの駆動表示に適用されるように適宜変更すればよい。また、位相差層２４は、上述した各実施形態と同様の位置に設けてよく、各実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した各実施形態においては、λ／４位相差板３０を液晶セルの外側に配置した構成を説明した。しかしながら、このλ／４位相差層３０も、インセル化してもよい。

この場合、λ／４位相差層３０は、例えば位相差層２４の下層側に配置する構成が例示される。このような構成においては、位相差層２４の形成と同様の手法により重合性液晶材料を用いてλ／４位相差層３０を形成し、この表面を配向表面として上部に直接位相差層２４を設けても良い。また、λ／４位相差層３０上にさらに配向膜を形成し、この上部に位相差層２４を設けてもよい。

尚、この場合、インセル化するλ／４位相差層３０はハイブリッド構造である必要はないため、位相差層２４と比較して耐熱性が得られやすいが、このようなλ／４位相差層３０であっても耐熱性の良好な材料を選択して構成することが重要である。

さらに、上述した各実施形態においては、透過型の液晶表示装置に本発明を適用した構成を説明した。しかしながら、本発明の液晶表示装置は、半透過半反射型の液晶表示装置にも適用可能である。この場合、上述した光学素子の作製方法によって位相差層２４（光学素子）を形成する一連の工程において、透過表示部と反射表示部とで異なる位相差を示すように、上記位相差層２４をパターニングする。

この場合には、例えば図７（ａ）に示すように、配向基板２００上に重合性液晶組成物の塗膜１０１を形成し、この塗膜１０１を乾燥させるとともに、塗膜１０１中の重合性液晶モノマーを配向させる。次に、図７（ｂ）に示すように、フォトマスク３００を介して、例えばＵＶを照射することで露光を行う。これにより、塗膜１０１の露光領域では、重合性モノマーが３次元架橋されて所定の位相差を示す硬化部１０１ａとなり、未露光領域は未硬化部１０１ｂとなる。続いて、図７（ｃ）に示すように、塗膜１０１の全域に例えばＵＶを照射するとともに、上記未硬化部１０１ｂ（前記図７（ｂ）参照）の位相差が等方相などに変化する温度で加熱する。これにより、未硬化部１０１ｂは所定の低い位相差を示す状態で硬化され硬化部１０１ｂ’となる。その後、さらに、熱処理を行うことによって、硬化部１０１ａの３次元架橋を進める。以上のようにして、異なる位相差を示す硬化部１０１ａ、１０１ｂ’を備えた位相差層２４（光学素子）が形成される。上記硬化部１０１ａ、１０１ｂ’は、透過表示部または反射表示部にそれぞれ対応した状態で、配置される。

また、例えば図８に示すように、透過表示部と反射表示部のどちらか一方のみに位相差層２４が配置されるように、位相差層２４をパターニングしてもよい。この場合には、図８（ａ）〜図８（ｂ）に示すように、配向基板２００上に塗膜１０１を形成し、フォトマスク３００を介して、ＵＶを照射することで露光を行うまでは、図７（ａ）〜図７（ｂ）を用いて説明した工程と同様に行われる。続いて、図８（ｃ）に示すように、現像により未硬化部１０１ｂ（前記図８（ｂ）参照）を除去することでパターニングする。その後、さらに、熱処理を行うことによって、硬化部１０１ａの３次元架橋を進めることで、硬化部１０１ａのパターンを備えた位相差層２４が形成される。この位相差層２４は透過表示部または反射表示部のどちらか一方に配置される。

さらに、本発明の具体的な実施例について説明する。

＜実施例１＞
以下の（１）〜（５）の材料を混合することにより、液晶分子をハイブリッド配向させた光学素子を形成するための重合性液晶組成物からなる塗布液を調製した。
（１）重合性液晶モノマー：一般式（１）におけるＹ¹,Ｙ²を−ＣＯＯ−、Ｗ¹,Ｗ²を−ＯＣＯ−、ｐを４、ｑを４とした化合物を１重量部。
（２）重合性液晶モノマー：一般式（２）-1におけるｎを４とした化合物(下記構造式（３）を１９重量部。
（３）光重合開始剤：一般式（２）であるＩｒｇａｃｕｒｅ ＯＸＥ０２（チバスペシャリティケミカルズ（株）製商品名）を０．２重量部。
（４）フッ素系の界面活性剤：Ｒ−０８（大日本インキ工業社製商品名）を０．２重量部
（５）溶剤：プロピレングリコールメチルエチルエーテル（ＰＧＭＥＡ）を７９．６重量部。

調製した塗布液を、ラビング処理済の配向膜ＡＬ１２５４（ＪＳＲ社製商品名）上にスピンコートにて塗布して塗膜を形成した。その後、減圧乾燥(最終到達真空度５３．２Ｐａ)にて塗膜中の溶剤を除去し、次にホットプレート上(６０℃)にて１分間の加熱による配向処理を行った。

その後、窒素中（酸素濃度０．１vol％以下）にて、塗膜に対して超高圧水銀灯にて照度３０ｍＷ／ｃｍ²、露光時間２０秒の露光を行い、３次元架橋処理を行なった。

次に、窒素雰囲気に保たれたオーブン（２２０℃、酸素濃度１vol％以下）中にて６０分間の熱処理を行なった。

このようにして作製した光学素子（位相差層）の膜厚を触針式段差計にて測定したところ２．０μｍであった。

＜比較例１＞
実施例１で用いた（３）光重合開始剤を、Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１（チバスペシャリティケミカルズ（株）製商品名）に変更した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。

＜比較例２＞
実施例１で用いた（３）光重合開始剤を、ルシリンＴＰＯ（ＢＡＳＦ社製商品名）に変更した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。

（評価結果１）
実施例１および比較例１、２の光学素子について、２２０℃のオーブンにて６時間の加熱処理を行う耐熱性試験を行った。そして、耐熱性試験の前後において、光学素子（位相差層）の位相差を測定した。この結果を下記表１に示す。

上記表１に示すように、実施例１の光学素子について、耐熱性試験前に、正面のリタデーションを測定したところ、２２０ｎｍであり、ラビング軸に沿って傾斜させたところ、−５０°のリタデーションは１８０ｎｍであり、＋５０°のリタデーションは２６０ｎｍであり、重合性液晶モノマーをハイブリッド配向させた光学素子が形成されていることが確認できた。

耐熱性試験後においては、正面のリタデーションは２１６ｎｍであり、変化率としては９８％であった。本発明に特徴的な光重合開始剤を用いることにより、液晶分子をハイブリッド配向させた光学素子の耐熱性が優れていることが確認された。

一方、比較例１の光学素子については、耐熱性試験前後での正面の位相差は、２２０ｎｍから１８７ｎｍと変化率８５％であり、実施例１の光学素子よりも悪化することが確認された。また、比較例２の光学素子についても、耐熱性試験前後での正面の位相差は、２２０ｎｍから１８３ｎｍと変化率８３％であり、実施例１の光学素子よりも悪化することが確認された。

＜実施例２＞
以下の（１）〜（５）の材料を混合することにより、液晶分子をコレステリック配向させた光学素子を形成するための重合性液晶組成物からなる塗布液を調製した。
（１）重合性液晶モノマーの化合物を１８重量部。
（２）重合性カイラル剤：一般式（１０）の化合物を２重量部。
（３）光重合開始剤：一般式（１）であるＩｒｇａｃｕｒｅ ＯＸＥ０２（チバスペシャリティケミカルズ（株）製商品名）を０．２重量部。
（４）フッ素系の界面活性剤：Ｒ−０８（大日本インキ工業社製商品名）を０．２重量部
（５）溶剤：プロピレングリコールメチルエチルエーテル（ＰＧＭＥＡ）を７９．６重量部。

そして、上記塗布液を調製した後の工程は実施例１と同様に行い、上記重合性液晶モノマーをコレステリック配向させた光学素子を作成した。この光学素子（位相差層）の膜厚を触針式段差計にて測定したところ、３．０μｍであった。また、この光学素子について、透過率（Ｙ値）を測定したところ、９８％であり選択反射の影響が出ていないことが確認された。

＜比較例３＞
実施例２で用いた（３）光重合開始剤を、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（チバスペシャリティケミカルズ（株）製商品名）に変更した以外は、実施例２と同様にして光学素子を作製した。

（評価結果２）
実施例２および比較例３の光学素子について、２２０℃のオーブンにて６時間の加熱処理を行う耐熱性試験を行った。そして、耐熱性試験の前後において、光学素子（位相差層）の位相差を測定した。この結果を下記表２に示す。

この表に示すように、耐熱性試験前において、実施例２の光学素子の正面のリタデーションを測定したところ、０ｎｍであり、ラビング軸に沿って傾斜させたところ、−５０°のリタデーションは２５０ｎｍであり、＋５０°のリタデーションは２５０ｎｍであり、重合性液晶モノマーをコレステリック配向させた光学素子（Ｃプレート）が形成されていることが確認できた。

耐熱性試験後においては、正面のリタデーションは０ｎｍのままであり、変化率としては１００％、−５０°のリタデーションは２４８ｎｍであり、＋５０°のリタデーションは２４８ｎｍであり変化率としては９９％であった。よって本発明に特徴的な光重合開始剤を用いることにより、コレステリック配向させた光学素子の耐熱性が優れていることが確認された。

一方、上記表に示すように、比較例３の光学素子については、耐熱性試験前後での正面の位相差は、２５０ｎｍから２３０ｎｍと変化率９２％であり、実施例２の光学素子よりも悪化していることが確認された。

＜実施例３＞
以下の（１）〜（４）の材料を混合することにより、液晶分子をプレーナー配向させた光学素子を形成するための塗布液を調製した。
（１）上記構造式（３）からなる重合性液晶モノマーの化合物を２０重量部。
（２）光重合開始剤：一般式（１）であるＩｒｇａｃｕｒｅ ＯＸＥ０２（チバスペシャリティケミカルズ（株）製商品名）を０．２重量部。
（３）フッ素系の界面活性剤：Ｒ−０８（大日本インキ工業社製商品名）を０．２重量部
（４）溶剤：プロピレングリコールメチルエチルエーテル（ＰＧＭＥＡ）を７９．６重量部。

そして、塗布液を調製した後の工程は実施例１と同様に行い、上記重合性液晶モノマーをプレーナー配向させた光学素子を作成した。この光学素子（位相差層）の膜厚を触針式段差計にて測定したところ、１．０μｍであった。

＜比較例４＞
実施例２で用いた（３）光重合開始剤を、Ｉｒｇａｃｕｒｅ８１９（チバスペシャリティケミカルズ（株）製商品名）に変更した以外は、実施例３と同様にして光学素子を作製した。

（評価結果３）
実施例３および比較例４の光学素子について、２２０℃のオーブンにて６時間の加熱処理を行う耐熱性試験を行った。そして、耐熱性試験の前後において、光学素子（位相差層）の位相差を測定した。この結果を下記表３に示す。

この表に示すように、耐熱性試験前において、実施例３の光学素子の正面のリタデーションを測定したところ、１２０ｎｍであり、ラビング軸に沿って傾斜させたところ、−５０°のリタデーションは１００ｎｍであり、＋５０°のリタデーションは１０１ｎｍであり、プレーナー配向した光学素子（Ａプレート）が形成されていることが確認できた。

耐熱性試験後においては、正面のリタデーションは１１７ｎｍであり、変化率としては９８％であった。本発明に特徴的な光重合開始剤を用いることにより、プレーナー向させた光学素子の耐熱性が優れていることが確認された。

一方、比較例４の光学素子は、耐熱性試験前後での正面の位相差は、１２０ｎｍから１１０ｎｍと変化率９２％で、実施例３の光学素子よりも悪化していることが確認された。

本発明の第１実施形態に係る液晶分子をハイブリッド配向させてなる光学素子の構成を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態の変形例１に係る液晶分子をプレーナー配向させてなる光学素子の構成を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態の変形例２に係る液晶分子をコレステリック配向させてなる光学素子の構成を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。 光学素子のパターニング方法を示す製造工程断面図（その１）である。 光学素子のパターニング方法を示す製造工程断面図（その２）である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ…液晶表示装置、１０…第１基板、２０…第２基板、２２…カラーフィルタ、２３…配向膜、２４…位相差層、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…光学素子、Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃…液晶分子、ＬＣ…液晶層

Claims (9)

1. 配向処理された面上に配向する重合性液晶モノマーと、下記構造式（１）に示す光重合開始剤とを含有する
   ことを特徴とする重合性液晶組成物。
   

   
2. 請求項１記載の重合性液晶組成物において、
   酸化防止剤を含有する
   ことを特徴とする重合性液晶組成物。
3. 請求項１記載の重合性液晶組成物において、
   界面活性剤を含有する
   ことを特徴とする重合性液晶組成物。
4. 重合性液晶モノマーを配向させた光学素子において、
   下記構造式（１）に示す光重合開始剤を含有する
   ことを特徴とする光学素子。
   

   
5. 請求項４記載の光学素子において、
   前記重合性液晶モノマーをハイブリッド配向させてなる
   ことを特徴とする光学素子。
6. 請求項４記載の光学素子において、
   前記光学素子はパターニングされている
   ことを特徴とする光学素子。
7. 一対の基板間に液晶層を狭持してなる液晶セルと、重合性液晶モノマーを配向させた位相差層とを組み合わせた液晶表示装置において、
   前記位相差層は、前記一対の基板のうちの一方の基板における前記液晶層側に成膜形成されたものであるとともに、
   下記構造式（１）に示す光重合開始剤を含有する
   ことを特徴とする液晶表示装置。
   

   
8. 請求項７記載の液晶表示装置において、
   前記位相差層は、前記一方の基板上にカラーフィルタを介して設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
9. 請求項７記載の液晶表示装置において、
   前記位相差層は、前記一方の基板上に平坦化膜を介して設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置。

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