JP4386718B2 - 光学素子及びその製造方法、並びに液晶配向用基板及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

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。

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。

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の種々の技術が開発されている。

例えば、液晶分子の配向を制御して広視角化を図った液晶表示装置として、画素内の液晶を少なくとも中間調表示時に配向方向が異なる複数の領域に分割するマルチドメイン方式の液晶表示装置や、液晶セル内に横電界（基板面と平行な電界）を形成して液晶分子の配向を制御するＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置が知られている。

また、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して広視角化を図るために、複屈折性を有する種々の光学素子が開発されている。この光学素子としては、従来より、光学補償用液晶セルや、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用いられているが、近年では液晶材料により形成された複屈折率層を有する光学素子やその製造方法も開発されている。

例えば特許文献１には、フィルム面の法線方向に分子鎖を配向させた固有屈折率値が正のネマチック液晶ポリマーからなる視角補償フイルムが記載されている。また、特許文献２には、長鎖アルキル型デンドリマー誘導体を用いて垂直配向膜を形成し、この垂直配向膜上に重合性液晶化合物を塗工して、光学フィルムとして用いることができるホメオトロピック配向液晶層を製造するという方法が記載されている。

特許文献３には、垂直配向膜の設けられていない基板上に、液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットと非液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットとを含有する側鎖型液晶ポリマーを塗工し、さらに当該液晶ポリマーを液晶状態においてホメオトロピック配向させた後、その配向状態を維持した状態で固定化して、光学フィルムとして用いることができるホメオトロピック配向液晶フィルムを製造するという方法が記載されている。

そして、特許文献４には、基板上にバインダー層及びアンカーコート層をこの順番で形成し、アンカーコート層に特定の側鎖型液晶ポリマーを塗工してホメオトロピック配向させた後にホメオトロピック配向状態を維持したまま固定化して、光学フィルムとして用いることができるホメオトロピック配向液晶フィルムを製造するという方法が記載されている。
特開平５−１４２５３１号公報 特開２００２−１７４７２４号公報 特開２００２−１７４７２５号公報 特開２００３−１２１８５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された視角補償フィルムを得るためには、各々が垂直配向膜を有する２枚の基板を用いて空セルを作製し、この空セル内にネマチック液晶モノマーを充填して当該ネマチック液晶モノマーを垂直配向させてから光重合し、その後、セル内からネマチック液晶ポリマー（視角補償フィルム）を取り出さなければならい。このため、特許文献１に記載されている視角補償フィルムには、プロセス工程が長く、生産コストが増大するという問題がある。

特許文献２に記載された方法によりホメオトロピック配向液晶層を製造するためには、垂直配向膜を必ず設けなければならず、しかも、長鎖アルキル型デンドリマー誘導体という特殊で入手し難い材料を用いて垂直配向膜を形成しなければならない。このため、特許文献２に記載されているホメオトロピック配向液晶層の製造方法には、生産コストが増大し易いという問題がある。

特許文献３に記載された方法により得られるホメオトロピック配向液晶フィルムは側鎖型液晶ポリマーからなるので、その複屈折特性が熱による影響を受け易く、所望の複屈折特性を維持することができる温度範囲が比較的狭い。このため、例えば車載用の液晶表示装置のように比較的高い耐熱性が求められる液晶表示装置に用いることは困難である。特許文献３に記載されている方法により得られるホメオトロピック配向液晶フィルムには、このホメオトロピック配向液晶フィルムを使用可能な液晶表示装置の用途が限られるという問題がある。

また、側鎖型液晶ポリマーは、分子をホメオトロピック配向の状態で固定しても昇温に伴って流動性が増すので、下地層との密着性が低下したり、残留応力によって複屈折特性が著しく低下したりする。したがって、上記のホメオトロピック配向液晶フィルムを液晶表示装置に用いる場合には、一旦形成したホメオトロピック配向液晶フィルムが高温環境に曝されないように、液晶セルの製造後に液晶セルの外側に形成しなければならない。このため、特許文献３に記載された方法により得られるホメオトロピック配向液晶フィルムには、このホメオトロピック配向液晶フィルムを形成することができる部材の選択の自由度が低いという問題もある。

特許文献４に記載された方法により得られるホメオトロピック配向液晶フィルムは側鎖型液晶ポリマーからなるので、上述した特許文献３に記載されている方法により得られるホメオトロピック配向液晶フィルムと同様の問題を有している。また、特許文献４に記載されている方法によりホメオトロピック配向液晶フィルムを得るためには、基板上にバインダー層及びアンカー層をこの順番で形成しなければならい。このため、特許文献４に記載されたホメオトロピック配向液晶フィルムの製造方法には、生産コストが増大し易いという問題もある。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その第１の目的は、生産コストを抑えることが容易であると共に複屈折特性が熱による影響を受け難い光学素子を提供することにある。

本発明の第２の目的は、生産コストを抑えることが容易であると共に複屈折特性が熱による影響を受け難い光学素子の製造方法を提供することにある。

本発明の第３の目的は、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有する液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能な液晶配向用基板を提供することにある。

そして、本発明の第４の目的は、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有するものを低コストの下に得ることが可能な液晶表示装置を提供することにある。

上記第１の目的を達成する本発明の光学素子は、光透過性を有する基材と、該基材上に形成された垂直配向膜と、該垂直配向膜上に形成された第１複屈折率層とを有する光学素子であって、前記垂直配向膜が長鎖アルキル基を有する界面活性剤により形成され、前記第１複屈折率層が、分子形状が棒状の重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋した構造を有し、前記基材が光吸収型カラーフィルタを有し、該光吸収型カラーフィルタ上に前記垂直配向膜が形成されていることを特徴とする。

本発明の光学素子では、コーティング液の塗布及び乾燥という簡単な方法により上記の垂直配向膜を形成することができる。同様に、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方法により第１複屈折率層を形成することができる。特許文献１に記載されている視角補償フィルムは、垂直配向膜を有する空セルにネマチック液晶モノマーを充填して当該ネマチック液晶モノマーを垂直配向させるものであるが、本発明の光学素子では重合性液晶をホメオトロピック配向させるにあたって空セルを利用する必要がないので、その製造が容易である。更に、第１複屈折率層が三次元架橋した構造を有しているので、その複屈折特性が熱による影響を受け難い。したがって、本発明の光学素子によれば、生産コストを抑えることが容易であると共に複屈折特性が熱による影響を受け難い光学素子を提供することができる。

本発明の光学素子においては、（１）前記長鎖アルキル基の少なくとも一部がフッ素置換されていること、が好ましい。

上記（１）の発明によれば、第１複屈折率層を形成する際に上述の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが容易になる。また、第１複屈折率層の膜厚についての選択の自由度が高まるので、リタデーションの異なる種々の光学素子を得易くなる。

本発明の光学素子においては、（２）前記第１複屈折率層における構造単位としての重合性液晶分子のチルト角が、前記第１複屈折率層の厚さ方向に実質的に均一であること、（３）更に、前記第１複屈折率層とは異なる複屈折特性を有する第２複屈折率層を備えていること、（４）前記（３）の光学素子における第２複屈折率層が、光学的に１軸性で光軸が面内にある複屈折率層であること、とすることができる。なお、本発明でいう「第１複屈折率層の厚さ方向」とは、第１複屈折率層表面の法線方向を意味する。

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、光吸収型カラーフィルタが形成された光透過性を有する基材と、長鎖アルキル基を有する界面活性剤によって前記基材上に形成された垂直配向膜と、を有する部材を用意する準備工程と、前記垂直配向膜上に、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形成し、該塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させる配向工程と、前記塗膜中の前記重合性液晶をホメオトロピック配向させたまま、該重合性液晶を三次元架橋させる架橋工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の光学素子の製造方法によれば、上記の準備工程、配向工程、及び架橋工程が比較簡単であるので、上述した本発明の光学素子を容易に製造することができる。

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、光透過性を有する基材と、該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であって、前記基材と前記配向膜との間に、上述した本発明の光学素子における垂直配向膜及び第１複屈折率層がこの順番で積層され、前記基材が光吸収型カラーフィルタを有し、該光吸収型カラーフィルタ上に前記垂直配向膜と前記第１複屈折率層とがこの順番で積層されていることを特徴とする。

本発明の液晶配向用基板によれば、上記の第１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、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有する液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能になる。

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。

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有しているので、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有するものを低コストの下に得ることが可能になる。

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、生産コストを抑えることが容易であると共に複屈折特性が熱による影響を受け難い光学素子を提供することが可能になるので、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と共に、その信頼性を高めることが容易になる。

また、本発明の液晶配向用基板によれば、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有する液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能になるので、表示特性が高く、かつ種々の用途に用いることが可能な液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。

そして、本発明の液晶表示装置によれば、視角特性又は光利用効率に優れると共に比較的高い耐熱性を有するものを低コストの下に得ることが可能になるので、表示特性が高く、かつ種々の用途に用いることが可能なものを安価に提供することが容易になる。

以下、本発明の光学素子及びその製造方法、並びに本発明の液晶配向用基板及び液晶表示装置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。

＜光学素子（第１形態）＞
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３０は、光透過性を有する基材１０Ａと、基材１０Ａ上に形成された垂直配向膜１５と、垂直配向膜１５上に形成された第１複屈折率層２０とを有している。

基材１０Ａは、光学素子３０の用途等に応じて、単層構造とすることもできるし、複数層構造とすることもできる。基材１０Ａを単層構造とする場合、この基材１０Ａは、ガラス等の無機材料や樹脂等の有機材料により形成することができる。基材１０Ａを複数層構造とする場合、その構造は、光学素子３０の用途等に応じて適宜選定可能であり、この場合でも、垂直配向膜１５の下地となる層はガラス等の無機材料や樹脂等の有機材料により形成することができる。基材１０Ａは、光学的に等方性のものであることが好ましいが、必要に応じて、局所的に遮光性領域を設けることもできる。基材１０Ａの光透過率は、光学素子３０の用途等に応じて適宜選定可能である。

垂直配向膜１５は、第１複屈折率層２０の形成過程で重合性液晶をホメオトロピック配向させるためのものであり、この垂直配向膜１５は、長鎖アルキル基を有する界面活性剤により形成されている。ここで、本発明でいう「長鎖アルキル基」とは、炭素数が３〜２０のアルキル基を意味する。

上記の界面活性剤は、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な膜を形成することができるものであればノニオン系、カチオン系、アニオン系等、どのような系の界面活性剤であってもよい。また、垂直配向膜１５を形成している界面活性剤の種類数は１種類のみであってもよいし、複数種類であってもよい。ただし、重合性液晶をホメオトロピック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、界面活性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。また、有機溶剤に可溶のものであることが好ましい。

このような界面活性剤の具体例としては、（ｉ）レシチン、（ｉｉ）オクタデシルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムクロライド、、（ｉｉｉ）ヘキサデシルアミン、（ｉｖ）アデカミン４ＤＡＣ−８５（旭電化工業社製の界面活性剤の商品名）、（ｖ）ドライポン６００Ｅ（日華化学社製の界面活性剤の商品名）、（ｖｉ）ドライポンＺ−７（日華化学社製の界面活性剤の商品名）、及び、（ｖｉｉ）ＮＫガード ＮＤＮ−７Ｅ（日華化学社製の界面活性剤の商品名）等が挙げられる。

上述した界面活性剤により形成される垂直配向膜１５は、撥水性又は撥油性の強い膜であることが好ましい。このような垂直配向膜１５を形成するためには、上記の界面活性剤として、長鎖アルキル基の少なくとも一部がフッ素置換された界面活性剤を用いることが好ましい。

垂直配向膜１５の撥水性又は撥油性が強いと、第１複屈折率層２０を形成する際に重合性液晶をホメオトロピック配向させることが容易になる。また、第１複屈折率層２０の膜厚を厚くした場合でも重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能になるので、第１複屈折率層２０の膜厚についての選択の自由度が高まり、光学素子３０のリタデーションを種々制御することが容易になる。

垂直配向膜１５は、例えば、所望の界面活性剤をイソプロピルアルコール等の有機溶媒に溶解させてコーティング液を調製し、このコーティング液を所望箇所にスピンコーティング等の方法により塗布して塗膜を形成した後、この塗膜を乾燥（硬化）させることによって得られる。垂直配向膜１５の膜厚は０．０１〜１μｍ程度の範囲内で適宜選定可能である。

垂直配向膜１５上に形成されている第１複屈折率層２０は、分子形状が棒状の重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋した構造を有している。

図１（ｂ）は、第１複屈折率層２０の構造を模式的に示す断面図である。同図に示すように、第１複屈折率層２０は、分子形状が棒状の重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋した構造を有している。同図中に参照符号２２で示すものが、構造単位としての棒状の重合性液晶分子である。なお、図１（ｂ）では、便宜上、各重合性液晶分子２２における結合手の図示を省略している。

第１複屈折率層２０における構造単位としての各重合性液晶分子２２のチルト角は、光学素子３０の厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ程度以下であれば、第１複屈折率層２０の厚さ方向に実質的に均一でなくてもよいが、第１複屈折率層２０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第１複屈折率層の厚さ方向に実質的に均一である」とは、第１複屈折率層２０の厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ程度以下であることを意味する。

第１複屈折率層２０において重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋していることから、この第１複屈折率層２０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ｎ_ｙはほぼ同じ値になり、ｚ軸方向の屈折率は、屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙよりも大きくなる。すなわち、第１複屈折率層２０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。

第１複屈折率層２０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、第１複屈折率層２０における常光と異常光との光路差であるので、第１複屈折率層２０の膜厚、重合性液晶分子２２の複屈折Δｎ（常光の屈折率ｎ_ｏと異常光の屈折率ｎｅとの差）、及び重合性液晶分子２２の配向秩序度を適宜選定することにより、光学素子３０のリタデーションを制御することができる。

第１複屈折率層２０は、分子形状が棒状で分子内に２つ以上の重合性官能基を有する重合性液晶（以下、この重合性液晶を「多官能重合性液晶」という。）を用いて形成することが好ましい。また、この多官能重合性液晶における分子（重合性液晶分子）の複屈折Δｎは、０．０３〜０．３０程度であることが好ましく、０．０５〜０．２０程度であることが更に好ましい。このような多官能重合性液晶の具体例としては、図２（ａ）〜図２（ｅ）に示す式（Ｉ）〜（Ｖ）によって表される各多官能重合性液晶が挙げられる。なお、式（Ｉ）〜（Ｖ）中のｎは、いずれも２〜６の数値を示す。

必要に応じて、分子形状が棒状で分子内に重合性官能基を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。）を上記の多官能重合性液晶と併用することができる。この場合、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１〜５０モル％程度の範囲内とすることが好ましく、５〜２０モル％程度の範囲内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。単官能重合性液晶の具体例としては、図２（ｆ）〜図２（ｉ）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、式（ｉ）〜（ｉｖ）中のｎは、いずれも２〜６の数値を示す。

第１複屈折率層２０は、上述した重合性液晶を少なくとも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ホメオトロピック配向させた後に、この状態のまま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光重合開始剤、増感剤、界面活性剤、多官能モノマー等を含有させることができる。界面活性剤を含有させることにより、レベリング性を向上させることができる。また、多官能モノマーを含有させることにより、第１複屈折率層２０の架橋性を向上させることができる。

第１複屈折率層２０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、第１複屈折率層２０の膜厚は、重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な範囲内、具体的には厚さ方向のリタデーション（ただし、光学素子３０としてのリタデーションを意味する。）が１０ｎｍ程度以下となる範囲内で適宜選定することが好ましく、前記のリタデーション５ｎｍ程度以下となる範囲内で適宜選定することが更に好ましい。

上述した光学素子３０においては、比較簡単に垂直配向膜１５及び第１複屈折率層２０を形成することができるので、その生産コストを抑え易い。また、第１複屈折率層２０が三次元架橋した構造を有しているので、複屈折特性が熱による影響を受け難い。

この光学素子３０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、耐熱性が比較的高いので、表示用液晶パネル中に設けることも可能である。

＜光学素子（第２形態）＞
図３（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、光透過性を有する基材１０Ｂ上に垂直配向膜１５が形成され、この垂直配向膜１５上に第１複屈折率層２０が形成されている。この光学素子４０は、基材１０Ｂの構成に特徴を有するものであり、垂直配向膜１５及び第１複屈折率層２０それぞれの構成は、上述した第１形態の光学素子３０での構成と同じである。図３（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。

図示の基材１０Ｂは、光透過性基板１の片面に光吸収型カラーフィルタ３（以下、単に「カラーフィルタ３」という。）と遮光層（ブラックマトリクス）５とが形成されたものである。

光透過性基板１としては、例えばガラス等の透明無機材料により形成された板又はシートを用いることができる。また、透明樹脂により形成された板、シート、又はフィルムを光透過性基板１として用いることもできる。光透過性基板１としては、光学的に等方性のものが好ましい。光透過性基板１には、カラーフィルタ３及び遮光膜５の他に、所望の層を設けることもできる。

カラーフィルタ３は、赤色のマイクロカラーフィルタ３Ｒ、緑色のマイクロカラーフィルタ３Ｇ、及び青色のマイクロカラーフィルタ３Ｂを所定のパターンで配置した原色系のものであり、各色のマイクロカラーフィルタ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ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。

このカラーフィルタ３は、例えば、各色のマイクロカラーフィルタ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ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３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ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。

遮光層５は、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３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、それぞれ、遮光膜５により画定される所定の画素を平面視上覆うようにして配置される。

この遮光層５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５を形成することも可能である。なお、カラーフィルタ３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５を省略することもできる。

本形態の光学素子４０においては、上述のカラーフィルタ３及び遮光層５を覆うようにして垂直配向膜１５が形成され、この垂直配向膜１５上に第１複屈折率層２０が形成されている。第１複屈折率層２０は、光透過性基板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、第１複屈折率層２０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。

このような構成を有する光学素子４０を液晶配向用基板の構成部材にすると、第１複屈折率層２０の耐熱性が比較的高いことから、第１複屈折率層２０が液晶セル内に配置された表示用液晶パネルを得ることができ、液晶表示装置を作製する過程で第１複屈折率層２０が損傷してしまうことを抑制し易くなる。第１複屈折率層２０は、いわゆる「＋Ｃプレート」として利用することができる。

また、光学素子４０を液晶配向用基板の構成部材にすると、第１複屈折率層２０の生産コストを抑えることが容易で、かつ、第１複屈折率層２０の複屈折特性が熱による影響を受け難いので、表示特性が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。

＜光学素子（第３形態）＞
図３（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４５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、垂直配向膜及び第１複屈折率層が表示用液晶パネルにおける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２形態の光学素子４０（図３（ａ）参照）と異なる。他の構成は第２形態の光学素子３０の構成と同様であるので、垂直配向膜に新たな参照符号「１５Ａ」を付すと共に第１複屈折率層に新たな参照符号「２０Ａ」を付し、他の構成部材については図３（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。

この光学素子４５を液晶配向用基板の構成部材にした場合には、第２形態の光学素子４０を液晶配向用基板の構成部材にした場合と同様の技術的効果を得ることができる。

＜光学素子（第４形態）＞
図３（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、個々のマイクロカラーフィルタ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ上にのみ垂直配向膜１５ａが形成され、かつ、各垂直配向膜１５ａ上に所定膜厚の第１複屈折率層２０Ｒ、２０Ｇ、又は２０Ｂが形成されているという点で、前述した第２形態の光学素子４０（図３（ａ）参照）と異なる。マイクロカラーフィルタ３Ｒ上に垂直配向膜１５ａを介して第１複屈折率層２０Ｒが形成され、マイクロカラーフィルタ３Ｇ上に垂直配向膜１５ａを介して第１複屈折率層２０Ｇが形成され、マイクロカラーフィルタ３Ｂ上に垂直配向膜１５ａを介して第１複屈折率層２０Ｂが形成されている。他の構成は第２形態の光学素子４０の構成と同様であるので、垂直配向膜１５ａ、及び、第１複屈折率層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂをそれぞれ除いた構成部材には図３（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。

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。したがって、例えば図１（ａ）に示した第１複屈折率層２０の複屈折Δｎも、入射する光の波長によって異なる。各色のマイクロカラーフィルタ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ上にそれぞれが所定の膜厚を有する第１複屈折率層２０Ｒ、２０Ｇ、又は２０Ｂ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できる。したがって、本形態の光学素子５０によれば、前述した第２形態の光学素子４０又は第３形態の光学素子４５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。

なお、垂直配向膜１５ａを所定のパターンで配置するにあたっては、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。同様に、各第１複屈折率層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂをそれぞれ所定の箇所に形成するにあたっても、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。

光学素子５０を液晶配向用基板の構成部材にした場合には、第２形態の光学素子４０を液晶配向用基板の構成部材にした場合と同様の技術的効果を得ることができる。更に、第２形態の光学素子４０を液晶配向用基板の構成部材にした場合に比べて、より表示特性の高い液晶表示装置を得ることが容易になる。

＜光学素子（第５形態）＞
図４（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６０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、光透過性を有する基材１０Ｃ上に垂直配向膜１５が形成され、この垂直配向膜１５上に第１複屈折率層２０が形成されている。この光学素子６０は、基材１０Ｃの構成に特徴を有するものであり、垂直配向膜１５及び第１複屈折率層２０それぞれの構成は、前述した第１形態の光学素子３０での構成と同じである。図４（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。

図示の基材１０Ｃは、光透過性基板１の片面に水平配向膜６と第２複屈折率層７とがこの順番で積層されたものである。光透過性基板１の構成は、図３（ａ）に示した第２形態の光学素子４０での光透過性基板１の構成と同様である。水平配向膜６は、液晶分子を水平配向させることが可能なものであり、例えば樹脂材料により形成された膜の表面にラビング処理や光配向処理を施すことによって得ることができる。第２複屈折率層７は、例えば重合性液晶をホモジニアス配向の状態で固定した高分子からなり、光学的に１軸性で光軸が面内にある複屈折率層（いわゆる「＋Ａプレート」）として機能する。第２複屈折率層７は、第１複屈折率層２０と異なる複屈折特性を有している。

この光学素子６０を含んだ液晶配向用基板は、第１複屈折率層２０及び第２複屈折率層７を有しているので、検光子の遅相軸と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。

また、光学素子６０を含んだ液晶配向用基板を用いて表示用液晶パネルを作製すると、第１複屈折率層２０の生産コストを抑えることが容易で、かつ、第１複屈折率層２０の複屈折特性が熱による影響を受け難いので、表示特性が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。

なお、第２複屈折率層７としては、延伸樹脂フィルム製の＋Ａプレートを用いることもできる。この場合、水平配向膜６は省略される。延伸樹脂フィルム製の＋Ａプレートは、粘着剤により光透過性基板１上に貼付される。

また、第２複屈折率層７上にカラーフィルタ及び遮光層を形成し、これらカラーフィルタ及び遮光層を覆うようにして垂直配向膜１５を設けることも可能である。更には、光透過性基板１の片面に第２複屈折率層７を設け、この光透過性基板１における前記の片面とは反対側の面にカラーフィルタ、遮光層、垂直配向膜１５、及び第１複屈折率層２０を形成することも可能である。

＜光学素子（第６形態）＞
図４（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７０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、光透過性を有する基材１０Ｄ上に垂直配向膜１５が形成され、この垂直配向膜１５上に第１複屈折率層２０が形成されている。この光学素子７０は、基材１０Ｄの構成に特徴を有するものであり、垂直配向膜１５及び第１複屈折率層２０それぞれの構成は、前述した第１形態の光学素子３０での構成と同じである。図４（ｂ）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。

図示の基材１０Ｄは、光透過性基板１の片面に直線偏光素子８と１／４波長板９とがこの順番で積層されたものである。光透過性基板１の構成は、図３（ａ）に示した第２形態の光学素子４０での光透過性基板１の構成と同様である。直線偏光素子８は、表示用液晶パネルにおいて偏光子として機能するものであり、１／４波長板９は、円偏光を直線偏光に変換するための光学素子である。

この光学素子７０を含んだ液晶配向用基板では、自然光から特定の円偏光を取り出すための第２複屈折率層を第１複屈折率層２０上に設けることにより、偏光子として機能する直線偏光素子８への入射光量を増大させることができる。したがって、光学素子７０を含んだ液晶配向用基板を用いて表示用液晶パネルを作製すると、光利用効率を高めることができる。この理由については、後述する。

また、光学素子７０を含んだ液晶配向用基板を用いて表示用液晶パネルを作製すると、第１複屈折率層２０の生産コストを抑えることが容易で、かつ、第１複屈折率層２０の複屈折特性が熱による影響を受け難いので、光利用効率が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。

＜光学素子（第７形態）＞
図５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８０は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、第１複屈折率層２０が保護層７５によって覆われているという点で、図３（ａ）に示した第２形態の光学素子４０と異なる。他の構成は第２形態の光学素子４０の構成と同様であるので、光学素子８０を構成する保護層７５以外の各部材には図３（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。

保護層７５は、平坦性、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。この保護層７５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。保護層７５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により形成することができる。保護層７５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。

本形態の光学素子８０は、第２形態の光学素子４０と同様の技術的効果を奏する他に、保護層７５を有しているので、複屈折特性について信頼性が向上するという技術的効果も奏する。

なお、保護層１００は、既に説明した第３形態〜第６形態の各光学素子４５、５０、６０、７０に設けることもできるし、後述する第８形態〜第１１形態の各光学素子に設けることもできる。

＜光学素子（第８形態〜第１０形態）＞
図６（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。同図に示す第８形態の光学素子１００は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、第１複屈折率層２０上にカラーフィルタ及び遮光層（ブラックマトリクス）が形成されているという点で、図１（ａ）に示した第１形態の光学素子３０と異なる。

他の構成は第１形態の光学素子３０の構成と同様であるので、光学素子１００の構成部材のうちでカラーフィルタ及び遮光層を共に除いた残りの構成部材については、図１（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。また、カラーフィルタ及び遮光層それぞれの構成は、例えば図３（ａ）に示したカラーフィルタ３又は遮光層５の構成と同様にすることができるので、これらのカラーフィルタ及び遮光膜については、図３（ａ）で用いた参照符号の数値部分に「９０」を加えた参照符号を付してその説明を省略する。本形態の光学素子１００は、図３（ａ）に示した第２形態の光学素子４０と同様の技術的効果を奏する。

図６（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。同図に示す第９形態の光学素子１１０は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、垂直配向膜及び第１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、図６（ａ）に示した第８形態の光学素子１００と異なる。

他の構成は第８形態の光学素子１００の構成と同様であるので、垂直配向膜に新たな参照符号「１５Ｂ」を付すと共に第１複屈折率層に新たな参照符号「２０Ｃ」を付し、他の構成部材については図６（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。本形態の光学素子１１０は、図３（ｂ）に示した第３形態の光学素子４５と同様の技術的効果を奏する。

図６（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。同図に示す第１０形態の光学素子１５０は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、光透過性を有する基材１３０の片面に多数の垂直配向膜１３５が形成され、個々の垂直配向膜１３５上に第１複屈折率層１４０Ｒ、１４０Ｇ、又は１４０Ｂが形成されている。また、個々の第１複屈折率層１４０Ｒ上に赤色のマクロカラーフィルタ１４３Ｒが形成され、個々の第１複屈折率層１４０Ｇ上に緑色のマクロカラーフィルタ１４３Ｇが形成され、個々の第１複屈折率層１４０Ｂ上に青色のマクロカラーフィルタ１４３Ｂが形成されている。これらのマイクロカラーフィルタ１４３Ｒ、１４３Ｇ、１４３Ｂにより、カラーフィルタ１４０が構成されている。

上記の基材１３０は、光透過性基板１２１と、その一表面に形成された遮光膜（ブラックマトリクス）１２５とを有している。光透過性基板１２１の構成は、図３（ｃ）に示した第４形態の光学素子５０における光透過性基板１の構成と同様であり、遮光膜１２５の構成は、第４形態の光学素子５０における遮光膜５の構成と同様である。

上記の垂直配向膜１３５は、本形態の光学素子１５０を利用して表示用液晶パネルを作製したときに遮光膜１２５によって平面視上画定される画素に１つずつ対応するようにして配置されており、各垂直配向膜１３５の構成は、第４形態の光学素子５０における垂直配向膜１５ａの構成と同様である。また、各第１複屈折率層１４０Ｒ、１４０Ｇ、１４０Ｂの構成は、第４形態の光学素子５０における第１複屈折率層２０Ｒ、２０Ｇ、又は２０Ｂの構成と同様である。本形態の光学素子１５０は、第４形態の光学素子５０と同様の技術的効果を奏する。

＜光学素子（第１１形態）＞
図７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１６０は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、第１複屈折率層２０上にカラーフィルタ９３及び遮光層９５が形成されているという点で、図４（ａ）に示した第５形態の光学素子６０と異なる。カラーフィルタ９３及び遮光層９５を共に除いた構成は第５形態の光学素子６０の構成と同様であるので、光学素子１６０の構成部材のうちでカラーフィルタ９３及び遮光層９５を共に除いた残りの構成部材には図４（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。また、カラーフィルタ９３及び遮光層９５それぞれの構成は、図６（ａ）に示したカラーフィルタ９３又は遮光層９５の構成と同様であるので、これらの部材については図６（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。本形態の光学素子１６０は、図４（ａ）に示した第５形態の光学素子６０と同様の技術的効果を奏する。

＜光学素子（第１２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１８０は、例えば液晶配向用基板の構成部材にすることができるものであり、第１複屈折率層２０上に第２複屈折率層１７０が形成されているという点で、図４（ｂ）に示した第６形態の光学素子７０と異なる。第２複屈折率層１７０を除いた構成は第６形態の光学素子７０の構成と同様であるので、光学素子１８０の構成部材のうちで第２複屈折率層１７０以外の構成部材には図４（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。

第２複屈折率層１７０は、自然光から所定の円偏光を取り出すための複屈折率層であり、例えば、架橋によって分子配列が固定されたコレステリック液晶により形成されている。第２複屈折率層１７０を得るにあたっては、ネマチック液晶にカイラル剤を添加して得られるカイラルネマチック液晶を用いることが好ましく、このとき、カイラル剤としては重合性のカイラル剤を用いることが好ましい。第２複屈折率層１７０は、第１複屈折率層２０と異なる複屈折特性を有している。

本形態の光学素子１８０を含んだ液晶配向用基板は、直線偏光素子８、１／４波長板９、垂直配向膜１５、第１複屈折率層２０、及び第２複屈折率層１７０が外側となる向きで配置されて、表示用液晶パネルを構成する。この液晶配向用基板は、透過型液晶表示装置における表示用液晶パネルの背面側の基板として用いられる。

上記の液晶配向用基板を用いて表示用液晶パネルを作製すると、以下の理由から、バックライトの照度が低くても光利用効率を高めて明るい画像表示を行うことができる。

すなわち、バックライトからの放射光の利用効率を高めるためには、１／４波長板９に入射する円偏光の光量を増大させることが望ましく、そのためには、上記の放射光から所定の円偏光（左円偏光及び右円偏光のいずれか一方）を第２複屈折率層１７０により取り出すことが望まれる。このとき、他方の円偏光は第２複屈折率層１７０に入射できずに反射されるが、例えばバックライトの背後にミラーを配置すれば、第２複屈折率層１７０で反射された上記他方の円偏光がミラーで反射したときにその位相が反転して、上記一方の円偏光となる。したがって、上記の放射光の多くを上記一方の円偏光として１／４波長板９に入射させることが可能である。

ただし、第２複屈折率層１７０への入射角が大きな自然光は、第２複屈折率層１７０により楕円偏光に変換されてしまう。この楕円偏光には、左円偏光及び右円偏光の両方が含まれおり、そのうちの上記他方の円偏光に相当するものは、１／４波長板９で直線偏光に変換されずに楕円偏光となってしまったり、直線偏光素子８によって吸収されてしまったりする。第２複屈折率層１７０と１／４波長板９との間に第１複屈折率層２０を設けることにより、第２複屈折率層１２８によって楕円偏光に変換された光を円偏光に変換することができる。その結果として、１／４波長板９に入射する円偏光の光量が増大するので、バックライトの照度が低くても光利用効率を高めて明るい画像表示を行うことが可能になる。

また、本形態の光学素子１８０を含んだ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すると、第１複屈折率層２０の生産コストを抑えることが容易で、かつ、第１複屈折率層２０の複屈折特性が熱による影響を受け難いので、表示特性が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。

なお、直線偏光素子８から第２複屈折率層１７０にかけての積層順を図示の順番と逆にすることにより、直線偏光素子８、１／４波長板９、垂直配向膜１５、第１複屈折率層２０、及び第２複屈折率層１７０を表示用液晶パネルの内側に配置することも可能になる。

また、光透過性基板１上に垂直配向膜１５、第１複屈折率層２０、１／４波長板９、及び直線偏光素子８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の表示面側の基板として用いられる液晶配向用基板に利用可能な光学素子を得ることができる。同様に、光透過性基板１の片面に垂直配向膜１５及び第１複屈折率層２０をこの順番で積層し、光透過性基板１における他方の面に１／４波長板９及び直線偏光素子８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の表示面側の基板として用いられる液晶配向用基板に利用可能な光学素子を得ることができる。これらの光学素子を液晶配向用基板の一部として含んだ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。

＜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る。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、これらの工程について詳述する。

（１）準備工程；
準備工程では、光透過性を有する基材と、長鎖アルキル基を有する界面活性剤によって前記の基材上に形成された垂直配向膜とを有する部材を用意する。基材の構造は単層構造であってもよいし、複数層構造であってもよい。基材を単層構造とする場合、この基材は、ガラス等の無機材料や樹脂等の有機材料により形成することができる。基材を複数層構造とする場合、その構造は、製造しようとする光学素子の用途等に応じて適宜選定可能であり、この場合でも、垂直配向膜の下地となる層はガラス等の無機材料や樹脂等の有機材料により形成することができる。基材は、光学的に等方性のものであることが好ましいが、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。基材の光透過率は、製造しようとする光学素子の用途等に応じて適宜選定可能である。

基材上に形成された垂直配向膜は、後述する配向工程で重合性液晶をホメオトロピック配向させるためのものである。この垂直配向膜を形成する上記の界面活性剤については、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、ここでは省略する。

垂直配向膜は、例えば、所望の界面活性剤をイソプロピルアルコール等の有機溶媒に溶解させてコーティング液を調製し、このコーティング液を所望箇所にスピンコーティング等の方法により塗布して塗膜を形成した後、この塗膜を乾燥（硬化）させることによって得られる。垂直配向膜の膜厚があまりに薄いと、重合性液晶をホメオトロピック配向させることが困難になる。一方、垂直配向膜の膜厚があまりに厚いと、この垂直配向膜が着色して光学素子の光透過率が大きく低下するようになる。垂直配向膜の膜厚は０．０１〜１μｍ程度の範囲内で適宜選定することが好ましい。

準備工程で用意する上記の部材は、自ら作製してもよいし、他人又は他社が製造したものを購入してもよい。

（２）配向工程；
配向工程では、上述した垂直配向膜上に、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形成し、この塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させる。

上記のコーティング組成物を調製するにあたっては、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、光重合開始剤、増感剤等を任意成分として用いる。多官能重合性液晶、単官能重合性液晶、光重合開始剤、及び増感剤は、それぞれ、１種類のみ用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。多官能重合性液晶及び単官能重合性液晶については、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、ここでは省略する。

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、例えば、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−ベンジルー２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタンー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−プロポキシチオサントン等を挙げることができる。増感剤は、本発明の目的が損なわれない範囲で、適宜添加することができる。

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、１０〜５０重量％の範囲内程度することが好ましい。また、光重合開始剤を用いる場合、コーティング組成物における光重合開始剤の濃度は、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０．０１〜１０重量％程度の範囲内で選定される。光重合開始剤の濃度は、０．１〜７重量％程度の範囲内で選定することが好ましく、０．５〜５重量％程度の範囲内で選定することがより好ましい。増感剤を用いる場合、コーティング組成物における増感剤の濃度は、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０．０１〜１重量％程度の範囲内で選定される。

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）等の方法で基材上に塗布することにより、形成することができる。基材表面の撥水性又は撥油性が高い場合には、重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な範囲内で、ＵＶ洗浄やプラズマ処理により予め表面（塗布面）の濡れ性を高めてもよい。

上述のようにして形成した塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック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「第１架橋温度」という。）にまで塗膜を加熱する。塗膜中の重合性液晶の相転移温度は、任意成分を添加したときには、重合性液晶単独のときの相転移温度とは異なることがある。重合性液晶が液晶相になると、垂直配向膜の作用により重合性液晶がホメオトロピック配向する。

また、例えば塗膜を減圧乾燥すると、その後、重合性液晶が本来液晶相を示す温度よりも低温にまで塗膜を冷却しても、重合性液晶が過冷却状態となってホメオトロピック配向が保持される。

塗膜の膜厚が厚いほど、塗膜の上面側において重合性液晶がホメオトロピック配向し難くなる。塗膜の膜厚は、垂直配向膜が重合性液晶に及ぼす配向規制力（重合性液晶をホメオトロピック配向させる作用の強さを意味する。）や、製造しようとする光学素子に求められる複屈折特性等に応じて、適宜選定される。

（３）架橋工程；
架橋工程では、塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させたまま、この重合性液晶を三次元架橋させる。この際、重合性液晶のホメオトロピック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第１架橋温度にまで加熱しながら、重合性液晶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第１架橋温度にまで加熱しながら重合性液晶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塗膜を空気雰囲気中で冷却し、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。

重合性液晶の感光波長は、重合性液晶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、重合性液晶の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。

この架橋工程まで行うことにより、光透過性を有する基材と、長鎖アルキル基を有する界面活性剤により前記の基材上に形成された垂直配向膜と、この垂直配向膜上に形成された第１複屈折率層であって、分子形状が棒状の重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋した構造を有する第１複屈折率層とを有する光学素子を得ることができる。

＜液晶配向用基板（第１形態）＞
図９（ａ）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２１０は、図３（ａ）に示した第２形態の光学素子４０における第１複屈折率層２０上に平坦化膜２０３を形成し、その上に水平配向膜２０５を設けた構造を有するものであるので、液晶配向用基板２１０の構成部材のうちで図３（ａ）に既に示した構成部材については図３（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。

この液晶配向用基板２１０における平坦化膜２０３は、例えば、図５に示した第７形態の光学素子８０における保護層７５と同様にして形成することができる。水平配向膜２０５は、液晶配向用基板２１０を用いて表示用液晶パネルを作製したときに、液晶セル中の液晶分子を水平配向させるためのものであり、例えば有機材料により形成された膜の表面（上面）にラビング処理や光配向処理等を施すことによって得ることができる。

このような構造を有する液晶配向用基板２１０は、例えばＩＰＳ方式の液晶表示装置における表示用液晶パネル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２１０が第１複屈折率層２０を有しているので、例えば基材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。）の遅相軸と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。

既に説明したように、第１複屈折率層２０は、その生産コストを抑え易い。また、第１複屈折率層２０の耐熱性は比較的高い。したがって、液晶配向用基板２１０を用いることにより、視角特性に優れると共に比較的高い耐熱性を有する液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能になる。また、表示特性が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。

なお、平坦化膜２０３は、省略することも可能である。また、光学素子４０に代えて、図３（ｂ）に示した第３形態の光学素子４５、又は図３（ｃ）に示した第４形態の光学素子５０を用いることもできる。

＜液晶配向用基板（第２形態）＞
図９（ｂ）は、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の他の例を示す概略図である。同図に示す液晶配向用基板２３０は、図７に示した第１１形態の光学素子１６０上に平坦化膜２２３を設け、その上に更に水平配向膜２２５を設けた構造を有するものであるので、液晶配向用基板２３０の構成部材のうちで図７に既に示した構成部材については図７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。

図示の液晶配向用基板２３０においては、カラーフィルタ９３及び遮光層９５を覆うようにして平坦化膜２２３が設けられている。この平坦化膜２２３は、例えば、図９（ａ）に示した第１形態の液晶配向用基板２１０における平坦化膜２０３と同様にして形成することができる。また、液晶配向用基板２３０における水平配向膜２２５も、第１形態の液晶配向用基板２１０における水平配向膜２０５と同様にして形成することができる。

本形態の液晶配向用基板２３０は、第１形態の液晶配向用基板２１０と同様に、例えばＩＰＳ方式の液晶表示装置における表示用液晶パネル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２３０が第２複屈折率層７を有しているので、この液晶配向用基板２３０の外表面に＋Ａプレートを別途設けなくても、表示用液晶パネルを構成する検光子（図示せず。）の遅相軸と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。

なお、平坦化膜２２３は、省略することも可能である。また、光学素子１６０に代えて、図６（ａ）に示した第８形態の光学素子１００、図６（ｂ）に示した第９形態の光学素子１１０、又は図６（ｃ）に示した第１０形態の光学素子１５０を用いることもできる。

＜液晶配向用基板（第３形態）＞
図１０（ａ）は、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す液晶配向用基板２６０は、図８に示した第１２形態の光学素子１８０における光透過性基板１上に、走査線、層間絶縁膜２４１、マトリクス状に配置された多数の画素電極２４３ａによって構成された透明電極パターン２４３、信号線２４５、保護膜（パッシベーション膜）２４７、スイッチング回路部、平坦化膜２４９、及び配向膜２５１を設けた構造を有するものである。液晶配向用基板２６０の構成部材のうちで図８に既に示した構成部材については、図８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。

走査線は、図１０（ａ）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２４３ａ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２４１により覆われている。

層間絶縁膜２４１は、例えばシリコン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２４５とを電気的に分離していると共に、画素電極２４３ａと走査線とを電気的に分離している。

各画素電極２４３ａは、表示用液晶パネルにおける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２４３ａ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。

信号線２４５は、マトリクス状に配置された多数の画素電極２４３ａ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２４５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２４５は、保護膜２４７により覆われている。

保護膜２４７は、例えばシリコン窒化物等により形成されて、その下の部材を保護している。また、信号線２４５と画素電極２４３ａとを電気的に分離している。

スイッチング回路部は、図１０（ａ）に現れていないが、１つの画素電極２４３ａ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２４３ａと走査線及び信号線２４５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２４５と画素電極２４３ａ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。

平坦化膜２４９は、保護膜２４７及び透明電極パターン２４３を覆うようにして形成されて、配向膜２５１を形成するための平坦面を提供している。この平坦化膜２４９は、例えば図９（ａ）に示した第１形態の液晶配向用基板２１０における平坦化膜２０３と同様にして形成することができる。

配向膜２５１は、液晶配向用基板２６０を用いて表示用液晶パネルを作製したときに、液晶セル中の液晶分子を水平配向させるための水平配向膜、又は、前記の液晶分子を垂直配向させるための垂直配向膜である。配向膜２５１として水平配向膜及び垂直配向膜のどちらを用いるかは、液晶配向用基板２６０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可能である。

このような構造を有する液晶配向用基板２６０は、例えばアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶表示装置における表示用液晶パネルの背面側の基板として用いることができる。液晶配向用基板２６０に第１複屈折率層２０及び第２複屈折率層１７０が形成されているので、この液晶配向用基板２６０を用いれば光利用効率の高い透過型液晶表示装置を得ることができる。また、液晶配向用基板２６０が第１複屈折率層２０を有しているので、この液晶配向用基板２６０を用いれば比較的高い耐熱性を有する透過型液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能になると共に、表示特性が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な透過型液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。なお、平坦化膜２４９は省略することも可能である。

＜液晶配向用基板（第４形態）＞
図１０（ｂ）は、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。同図に示す液晶配向用基板２８０は、図８に示した第１２形態の光学素子１８０における光透過性基板１上に、カラーフィルタ２７３及び遮光層（ブラックマトリクス）２７５を設け、これらカラーフィルタ２７３及び遮光層２７５を覆うようにして平坦化膜２７６を形成し、この平坦化膜２７６上に透明電極パターン２７７及び配向膜２７８をこの順番で積層した構造を有するものである。これらのカラーフィルタ２７３、遮光層２７５、平坦化膜２７６、透明電極パターン２７７、及び配向膜２７８は、いずれも、光透過性基板１において直線偏光素子８が設けられている面とは反対の側の面に設けられている。

液晶配向用基板２８０の構成部材のうちで図８に既に示した構成部材については、図８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。また、カラーフィルタ２７３及び遮光層２７５は、それぞれ、図３（ａ）に示した第２形態の光学素子４０におけるカラーフィルタ３又は遮光層５と同様にして構成することができるので、これらのカラーフィルタ２７３及び遮光層２７５については、図３（ａ）で用いた参照符号の数値部分に「２７０」を加えた参照符号を付してその説明を省略する。

平坦化膜２７６は、カラーフィルタ２７３及び遮光層２７５を覆うようにして形成されて、透明電極パターン２７７を形成するための平坦面を提供している。この平坦化膜２７６は、例えば図９（ａ）に示した第１形態の液晶配向用基板２１０における平坦化膜２０３と同様にして形成することができる。

透明電極パターン２７７は、液晶配向用基板２８０を用いた表示用液晶パネルにおいて液晶分子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。

配向膜２７８は、液晶配向用基板２８０を用いて表示用液晶パネルを作製したときに、液晶セル中の液晶分子を水平配向させるための水平配向膜、又は、前記の液晶分子を垂直配向させるための垂直配向膜である。配向膜２７８として水平配向膜及び垂直配向膜のどちらを用いるかは、液晶配向用基板２８０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可能である。

このような構造を有する液晶配向用基板２８０は、例えば反射型液晶表示装置における表示用液晶パネル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２８０に第１複屈折率層２０及び第２複屈折率層１７０が形成されているので、この液晶配向用基板２８０を用いれば光利用効率の高い反射型液晶表示装置を得ることができる。また、液晶配向用基板２８０が第１複屈折率層２０を有しているので、この液晶配向用基板２８０を用いれば比較的高い耐熱性を有する反射型液晶表示装置を低コストの下に得ることが可能になると共に、表示特性が高く、かつ、種々の用途に用いることが可能な反射型液晶表示装置を安価に提供することが容易になる。なお、平坦化膜２７６は省略することも可能である。

＜液晶表示装置（第１形態）＞
図１１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４００は、表示用液晶パネル３００と、この表示用液晶パネル３００の背後に設置されたバックライト部３８０と、図示を省略した外部回路とを備えたＩＰＳ方式の透過型液晶表示装置である。

表示用液晶パネル３００は、図９（ａ）に示した第１形態の液晶配向用基板２１０を表示面側の基板（第１の液晶配向用基板）として備え、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３５０を備えたものである。

上記の液晶配向基板３５０は、光透過性基板３０５、光透過性基板３０５の片面に所定のパターンで配置された多数の対向電極３１０、これらの対向電極３１０を覆う層間絶縁膜３１５、表示用液晶パネル３００における１つの画素に１つずつ対応するようにして層間絶縁膜３１５上に形成された画素電極３２０、層間絶縁膜３１５及び各画素電極３２０を覆う保護層３２５、及び保護層３２５上に形成された水平配向膜３３０を有している。

対向電極３１０は、表示用液晶パネル３００における１つの画素列に２つずつ対応するようにして、対応する画素列の両側に分かれて配置されている。これらの対向電極３１０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。各画素電極３２０は、例えばＩＴＯ等の透明電極材料により形成されて、平面視上、対応する画素のほぼ中央部を縦断する。保護層３２５は、例えば図９（ａ）に示した第１形態の液晶配向用基板２１０における平坦化膜２０３と同様にして形成することができる。水平配向膜３３０は、例えば、第１形態の液晶配向用基板２１０における水平配向膜２０５と同様にして形成することができる。

なお、図１１には現れていないが、液晶配向用基板３５０には、表示用液晶パネル３００における１つの画素行に１つずつ対応するようにして配置されたゲート配線（走査線）、ドレイン配線、及び保持容量配線、並びに、１つの画素に１つずつ対応するようにして配置されたスイッチング回路部等も形成されている。個々のスイッチング回路部は、複数のスイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ、ＭＩＭダイオード等）により構成される。

上述の構造を有する液晶配向基板３５０と前述した液晶配向用基板２１０とは、液晶配向用基板２１０における水平配向膜２０５と液晶配向用基板３５０における水平配向膜３３０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）３６０により貼り合わされている。これらの液晶配向用基板２１０、３５０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３７０を形成している。

また、液晶配向用基板２１０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」）３７２が貼付されており、その上には検光子３７４が貼付されている。一方、液晶配向用基板３５０の外表面には、偏光子３７６が貼付されている。検光子３７４と偏光子３７６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し、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３８０は、偏光子３７６の背後に配置されている。

このような構成を有する液晶表示装置４００では、液晶配向用基板２１０に第１複屈折率層２０が形成され、かつ、液晶配向用基板２１０の外表面に位相差フィルム３７２が貼付されているので、視角特性を容易に向上させることができる。また、第１複屈折率層２０の耐熱性が比較的高いことから、液晶表示装置４００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。また、第１複屈折率層２０の生産コストを抑え易いことから、液晶表示装置４００を安価に提供することも可能である。なお、液晶配向用基板２１０に代えて、図９（ｂ）に示した第２形態の液晶配向用基板２３０を用いることも可能である。

＜液晶表示装置（第２形態）＞
図１２は、本発明の液晶表示装置の他の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６００は、表示用液晶パネル５００と、この表示用液晶パネル５００の背後に設置されたバックライト部５８０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。

表示用液晶パネル５００は、背面側の基板（第２の液晶配向用基板）として図１０（ａ）に示した第３形態の液晶配向用基板２６０を備え、表示面側の基板（第１の液晶配向用基板）として液晶配向用基板５５０を備えたものである。液晶配向基板５５０は、図１０（ｂ）に示した第４形態の液晶配向用基板２８０から直線偏光素子８、１／４波長板９、垂直配向膜１５、第１複屈折率層２０、及び第２複屈折率層１７０をそれぞれ除いた構成を有している。

液晶配向用基板５５０と液晶配向基板２６０とは、液晶配向用基板５５０における配向膜２７８と液晶配向用基板２６０における配向膜２５１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）５６０により貼り合わされている。配向膜２７８としては、水平配向膜及び垂直配向膜のいずれも用いることができるが、配向膜２７８として水平配向膜を設けた場合には配向膜２５１としても水平配向膜が用いられ、配向膜２７８として垂直配向膜を設けた場合には配向膜２５１としても垂直配向膜が用いられる。

液晶配向用基板５５０、２６０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５７０を形成している。また、液晶配向用基板５５０の外表面には検光子５７５が貼付されている。この検光子５７５と、液晶配向用基板２６０における直線偏光素子８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し、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５８０は、液晶配向用基板２６０の背後に配置されている。

このような構成を有する液晶表示装置６００では、液晶配向用基板２６０に第１複屈折率層２０と第２複屈折率層１７０とが形成されているので、バックライト部５８０からの放射光の利用効率を容易に高めることができる。また、第１複屈折率層２０の耐熱性が比較的高いことから、液晶表示装置６００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。更に、第１複屈折率層２０の生産コストを抑え易いことから、液晶表示装置６００を安価に提供することも可能である。

＜参考例１；光学素子の製造＞
（準備工程）
まず、イソプロピルアルコールにオクタデシルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムクロライドを１重量％の割合で溶解させて、垂直配向膜形成用のコーティング液を調製した。次いで、光透過性を有する基材として厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板（ＮＨテクノグラス社製のＮＡ３５）を用意し、このガラス基板の片面に上記のコーティング液を塗布して塗膜を形成してから、１５０℃で１０分間乾燥した。これにより、オクタデシルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムクロライドからなる厚さ０．１μｍの垂直配向膜が上記のガラス基板の片面に形成されて、光透過性を有する基材（ガラス基板）と、この基材上に形成された垂直配向膜とを有する部材が得られた。前記の垂直配向膜は、分子形状が棒状の重合性液晶を垂直配向させることが可能なものである。

（配向工程）
まず、図２（ｄ）に示した式（ＩＶ）で表される重合性液晶２５重量部と、光重合開始剤１重量部とをクロロベンゼン７４重量部に溶解させて、第１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、光重合開始剤としてはチバスペシャリティケミカルズ社製のＩｒｇ９０７（商品名）を用いた。

次に、準備工程で形成した垂直配向膜上に上記第１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１２０℃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。

（架橋工程）
重合性液晶が相転移した塗膜を１２０℃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、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３０ｍＷ／ｃｍ^２、照射時間１分の条件の下に行った。

上記の架橋工程まで行うことにより、前記の式（ＩＶ）で表される重合性液晶が三次元架橋した高分子からなる第１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第１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。

（評価）
得られた光学素子の厚さ方向のリタデーションをＲＥＴＳ（大塚電子社製）を用いて測定（測定波長は５５０ｎｍ）したところ、ほぼ０ｎｍであった。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、リタデーションが現れた。これらのことから、第１複屈折率層においては、重合性液晶がホメオトロピック配向していることが確認された。

また、光学素子を２００℃に加熱しても、第１複屈折率層の複屈折特性は殆ど変化しなかった。このことから、第１複屈折率層は、重合性液晶が三次元架橋して構造を有しているものと判断される。

＜参考例２；光学素子の製造＞
（準備工程）
垂直配向膜を形成するにあたって、オクタデシルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムクロライドに代えてＮＫガード ＮＤＮ−７Ｅ（日華化学社製の界面活性剤の商品名）を用い、かつ、この界面活性剤をガラス基板上に直接塗布した。他は参考例１での準備工程と同様にして、光透過性を有する基材（ガラス基板）と、この基材上に形成された垂直配向膜とを有する部材を得た。前記の垂直配向膜は、分子形状が棒状の重合性液晶を垂直配向させることが可能なものであり、その膜厚は０．１μｍである。

（配向工程及び架橋工程）
光学素子の構成部材として上記の部材を用いた以外は参考例１での配向工程と同じ条件の下に配向工程を行い、更に、参考例１での架橋工程と同じ条件の下に架橋工程を行って、前記の式（ＩＶ）で表される重合性液晶が三次元架橋した高分子からなる第１複屈折率層を上記の垂直配向膜上に形成した。ただし、第１複屈折率層の膜厚は、触針式段差計による測定値で、約１．０μｍとした。架橋工程まで行うことにより、目的とする光学素子が得られた。

（評価）
得られた光学素子の厚さ方向のリタデーションを参考例１と同じ条件の下に測定したところ、ほぼ０ｎｍ（厳密には４ｎｍ）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、リタデーションが現れた。これらのことから、第１複屈折率層においては、重合性液晶がホメオトロピック配向していることが確認された。

また、光学素子を２００℃に加熱しても、第１複屈折率層の複屈折特性は殆ど変化しなかった。このことから、第１複屈折率層は、重合性液晶が三次元架橋して構造を有しているものと判断される。

＜参考例３；光学素子の製造＞
（準備工程及び配向工程）
垂直配向膜形成用のコーティング液を調製するにあたって、オクタデシルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムクロライドに代えてＮＫガード ＮＤＮ−７Ｅ（日華化学社製の界面活性剤の商品名）とアデカミン４ＤＡＣ−８５（旭電化工業社製の界面活性剤の商品名）との１：１（質量比）混合物を用いた。他は参考例１での準備工程と同様にして、光透過性を有する基材（ガラス基板）と、この基材上に形成された垂直配向膜とを有する部材を得た。前記の垂直配向膜は、分子形状が棒状の重合性液晶を垂直配向させることが可能なものであり、その膜厚は０．２μｍである。

（配向工程及び架橋工程）
光学素子の構成部材として上記の部材を用いた以外は参考例１での配向工程と同じ条件の下に配向工程を行い、更に、参考例１での架橋工程と同じ条件の下に架橋工程を行って、前記の式（ＩＶ）で表される重合性液晶が三次元架橋した高分子からなる第１複屈折率層を上記の垂直配向膜上に形成した。ただし、第１複屈折率層の膜厚は、触針式段差計による測定値で、約３．０μｍとした。架橋工程まで行うことにより、目的とする光学素子が得られた。

（評価）
参考例１で用いた測定装置により、上記の光学素子の厚さ方向のリタデーションを測定波長５８９ｎｍの条件の下に測定したところ、１０ｎｍ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、更に大きなリタデーションが現れた。これらのことから、第１複屈折率層においては、構造単位としての各重合性液晶分子のチルト角が第１複屈折率層の厚さ方向に実質的に均一ではないことが判る。

垂直配向膜は、重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なものではあるが、第１複屈折率層の膜厚が厚いことから、この第１複屈折率層の上面近傍においては垂直配向膜の配向規制力が弱く、構造単位としての各重合性液晶分子のチルト角が比較的不規則になっているものと推察される。

この光学素子を２００℃に加熱しても、第１複屈折率層の複屈折特性は殆ど変化しなかった。このことから、第１複屈折率層は、重合性液晶が三次元架橋した構造を有しているものと判断される。

＜参考例４；光学素子の製造＞
（準備工程及び配向工程）
参考例１での準備工程と同じ条件の下に準備工程を行って、光透過性を有する基材（ガラス基板）と、この基材上に形成された垂直配向膜とを有する部材を得た。また、参考例１での配向工程と同じ条件の下に配向工程を行って、上記の垂直配向膜上に第１複屈折率層形成用のコーティング組成物の塗膜を形成し、更に、この塗膜中の重合性液晶を結晶相から液晶相に相転移させた。ただし、塗膜の膜厚は、架橋工程後に約２．０μｍとなる厚さとした。

（架橋工程）
まず、重合性液晶が相転移した塗膜を１２０℃に加熱したまま、参考例１の架橋工程で用いた紫外線照射装置と同じ装置を用いて空気雰囲気中で前記の塗膜に紫外線を照射した。このときの紫外線の照射条件は、照射強度３０ｍＷ／ｃｍ^２、照射時間２秒とした。これにより、塗膜中の重合性液晶の架橋反応が部分的に進行した。

次に、塗膜が形成されたガラス基板を一旦室温に戻してから、上記の紫外線照射装置を用いて空気雰囲気中で前記の塗膜に再び紫外線を照射した。このときの紫外線の照射条件は、照射強度３０ｍＷ／ｃｍ^２、照射時間１分とした。なお、ガラス基板を室温に戻しても、塗膜中の重合性液晶の相転移は認められなかった。

このようにして紫外線照射を２段階に分けて行うことにより、塗膜中の重合性液晶が空気雰囲気中においてもホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋して、前記の式（ＩＶ）で表される重合性液晶が三次元架橋した高分子からなる第１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第１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２．０μｍであった。

（評価）
得られた光学素子の厚さ方向のリタデーションを参考例１と同じ条件の下に測定したところ、ほぼ０ｎｍ（厳密には５ｎｍ）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、リタデーションが現れた。これらのことから、第１複屈折率層においては、重合性液晶がホメオトロピック配向していることが確認された。

この光学素子を２００℃に加熱しても、第１複屈折率層の複屈折特性は殆ど変化しなかった。このことから、第１複屈折率層は、重合性液晶が三次元架橋した構造を有しているものと判断される。

＜比較例１＞
参考例１の準備工程で用いたオクタデシルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムクロライドに代えて、長鎖アルキル基を有していない界面活性剤（旭電化社製のＣＯＡ）を用いた以外は参考例１と同じ条件の下に準備工程、配向工程、及び架橋工程を行って、光学素子を作製した。

この光学素子の厚さ方向のリタデーションを参考例１と同じ条件の下に測定したところ、５ｎｍ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っても、リタデーションが殆ど大きくならなかった。これらのことから、重合性液晶を用いて形成された層では、重合性液晶がホメオトロピック配向していないことが確認された。

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）に示した第１複屈折率層の構造を模式的に示す断面図である。 図２（ａ）〜図２（ｆ）は、それぞれ、多官能重合性液晶を表す式であり、図２（ｇ）〜図２（ｊ）は、それぞれ、単官能重合性液晶を表す式である。 図３（ａ）〜図３（ｂ）は、それぞれ、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４（ａ）及び図４（ｂ）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。 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６（ａ）〜図６（ｂ）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。 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。 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（ａ）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り、図９（ｂ）は、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の他の例を示す概略図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、それぞれ、本発明の液晶配向用基板の基本的な断面構造の更に他の例を示す概略図である。 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。 本発明の液晶表示装置の他の例を概略的に示す部分断面図である。

符号の説明

３、９３、１４３ 光吸収型カラーフィルタ
７、１７０ 第２複屈折率層
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１３０ 光透過性を有する基材
１５、１５Ａ、１５ａ、１５Ｂ 垂直配向膜
２０、２０Ａ、２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ、２０Ｃ 第１複屈折率層
２２ 構造単位としての重合性液晶分子
３０、４０、４５、５０、６０、７０、８０ 光学素子
１００、１１０、１５０、１６０、１８０ 光学素子
２０５、２２５ 水平配向膜
２１０、２３０、２６０、２８０ 液晶配向用基板
２５１ 配向膜
２１０、５５０ 第１の液晶配向用基板
２６０、３５０ 第２の液晶配向用基板
４００、６００ 液晶表示装置

Claims (8)

1. 光透過性を有する基材と、該基材上に形成された垂直配向膜と、該垂直配向膜上に形成された第１複屈折率層とを有する光学素子であって、
   前記垂直配向膜が長鎖アルキル基を有する界面活性剤により形成され、前記第１複屈折率層が、分子形状が棒状の重合性液晶がホメオトロピック配向の状態を保ったまま三次元架橋した構造を有し、
   前記基材が光吸収型カラーフィルタを有し、該光吸収型カラーフィルタ上に前記垂直配向膜が形成されていることを特徴とする光学素子。
2. 前記長鎖アルキル基の少なくとも一部がフッ素置換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。
3. 前記第１複屈折率層における構造単位としての重合性液晶分子のチルト角が、前記第１複屈折率層の厚さ方向に実質的に均一であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
4. 更に、前記第１複屈折率層とは異なる複屈折特性を有する第２複屈折率層を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。
5. 前記第２複屈折率層が、光学的に１軸性で光軸が面内にある複屈折率層であることを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載された光学素子の製造方法であって、
   光吸収型カラーフィルタが形成された光透過性を有する基材と、長鎖アルキル基を有する界面活性剤によって前記基材上に形成された垂直配向膜と、を有する部材を用意する準備工程と、
   前記垂直配向膜上に、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形成し、該塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させる配向工程と、
   前記塗膜中の前記重合性液晶をホメオトロピック配向させたまま、該重合性液晶を三次元架橋させる架橋工程と、
   を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
7. 光透過性を有する基材と、該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であって、
   前記基材と前記配向膜との間に、請求項１〜５のいずれか１項に記載された垂直配向膜及び第１複屈折率層がこの順番で積層され、
   前記基材が光吸収型カラーフィルタを有し、該光吸収型カラーフィルタ上に前記垂直配向膜と前記第１複屈折率層とがこの順番で積層されていることを特徴とする液晶配向用基板。
8. 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７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。
   

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