JP4390538B2 - 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
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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。また、本発明は、複屈折材料にも関する。
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ィ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。
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。
そして、本発明の第５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複屈折材料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、該基材上に垂直配向膜を形成することなく形成された第１複屈折率層とを有する光学素子であって、前記第１複屈折率層は、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界面活性剤を含有した架橋高分子からなり、前記架橋高分子が、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、前記界面活性剤が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であることを特徴とする。
本発明の光学素子における第１複屈折率層は上述の界面活性剤を含有しているので、この第１複屈折率層は、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ための垂直配向膜を用いなくても、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的簡単な方法により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。また、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。
本発明でいう「長鎖アルキル側鎖」とは、炭素数が３〜２０のアルキル側鎖を意味する。
本発明の光学素子においては、（１）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、（２）更に、前記第１複屈折率層と一体化された光吸収型カラーフィルタを有していること、（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、又は、（４）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、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、光透過性を有する基材を用意する準備工程と、前記基材上に、分子形状が棒状の重合性液晶と該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界面活性剤とを含有したコーティング組成物の塗膜を形成し、該塗膜中の前記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、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ための垂直配向膜を用いなくても、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的簡単な作業により所望の複屈折率層を形成することができるので、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液晶セル中の液晶を水平配向させるための水平配向膜とを少なくとも備えた液晶配向用基板であって、前記基材と前記水平配向膜との間に、又は、前記基材における前記片面とは反対側の面上に、垂直配向膜を形成することなく上述した本発明の光学素子における第１複屈折率層が形成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。
本発明の液晶配向用基板においては、（ｉ）前記基材と前記水平配向膜との間に前記第１複屈折率層が形成される場合において、前記基材の片面に前記第１複屈折率層が形成され、該第１複屈折率層上に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタを覆うようにして前記水平配向膜が形成されていること、又は、（ii）前記基材と前記水平配向膜との間に前記第１複屈折率層が形成される場合において、前記基材の片面に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタ上に前記第１複屈折率層が形成され、該第１複屈折率層を覆うようにして前記水平配向膜が形成されていること、とすることができる。
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。
前述した第５の目的を達成する本発明の複屈折材料は、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界面活性剤を含有した架橋高分子からなり、前記架橋高分子が、分子形状が棒状の重合性液晶が三次元架橋した構造を有し、前記界面活性剤が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であり、垂直配向膜を形成する必要がなくなることを特徴とする。
本発明の複屈折材料は、上述した本発明の光学素子において第１複屈折率層を形成するものである。したがって、本発明の複屈折材料によれば、本発明の光学素子についての説明の中で述べた理由と同じ理由から、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複屈折材料を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。
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。
そして、本発明の複屈折材料によれば、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複屈折材料を得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。
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）及び複屈折材料＞
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１０は、光透過性を有する基材１と、この基材１上に形成された第１複屈折率層５とを有している。
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１０は、光透過性を有する基材１と、この基材１上に形成された第１複屈折率層５とを有している。
基材１は、光学素子１０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１を単層構造とする場合、この基材１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１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、第１複屈折率層５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１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１の光透過率は、光学素子１０の用途等に応じて適宜選定可能である。
この基材１上に形成されている第１複屈折率層５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界面活性剤（図示せず。）を含有した架橋高分子（本発明の複屈折材料）からなっている。
図１（ｂ）は、第１複屈折率層５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５を形成している架橋高分子は、分子形状が棒状の重合性液晶分子６を構造単位とするものである。この架橋高分子は、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。なお、図１（ｂ）では、便宜上、各重合性液晶分子６における結合手の図示を省略している。
第１複屈折率層５における構造単位としての各重合性液晶分子６のチルト角は、第１複屈折率層５の厚さ方向に実質的に均一である。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５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５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５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ｎｙ はほぼ同じ値になり、ｚ軸方向の屈折率は、屈折率ｎｘ 、ｎｙ よりも大きくなる。すなわち、第１複屈折率層５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５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５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５の膜厚、重合性液晶分子６の複屈折Δｎ（常光の屈折率ｎｏ と異常光の屈折率ｎｅ との差）、及び重合性液晶分子の配向秩序度を適宜選定することにより、光学素子１０のリタデーションを制御することができる。
このような光学素子１０を得るために、本発明においては、分子形状が棒状で各分子が官能基を２つ以上有する重合性液晶（以下、この重合性液晶を「多官能重合性液晶」という。）を用いて第１複屈折率層５を形成することが好ましい。また、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、多官能重合性液晶に加えて、分子形状が棒状で各分子が官能基を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。）を使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５は、上述した重合性液晶と、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界面活性剤と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、多官能モノマー等を含有させることができる。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５の架橋性を向上させることができる。
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用いることができ、１種類の界面活性剤のみを用いてもよいし、複数種の界面活性剤を併用してもよい。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、重合性液晶に添加することから、有機溶剤に可溶のものであることが好ましい。
更に、第１複屈折率層５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という観点からは、界面活性剤は撥水性又は撥油性の強いものが好ましい。このような界面活性剤としては、（ａ）アルキル鎖又は長鎖アルキル側鎖を有しているもの、（ｂ）アルキル鎖又は長鎖アルキル側鎖を有し、かつ、アルキル鎖の少なくとも一部、又は長鎖アルキル側鎖の少なくとも一部がフッ素置換されているもの、又は、（ｃ）側鎖を有する界面活性剤であって、側鎖にフッ素原子が含有されているもの、が挙げられる。
撥水性又は撥油性が強い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。
撥水性又は撥油性が強い界面活性剤を用いることにより、第１複屈折率層５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５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５の膜厚についての選択の自由度が高まり、光学素子１０のリタデーションを種々制御することが容易になる。
第１複屈折率層５における界面活性剤の含有量は、第１複屈折率層５の膜厚や、使用する界面活性剤のＨＬＢ等に応じて異なるが、重合性液晶の総量に対して０．００１〜１０重量％程度とすることが好ましく、０．０１〜５重量％程度とすることが更に好ましい。
第１複屈折率層５の架橋度は８０以上程度とすることが好ましく、９０以上程度とすることが更に好ましい。また、第１複屈折率層５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１０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１０においては、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的簡単な方法により第１複屈折率層５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５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１０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は、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。同図に示す光学素子１５は、光透過性を有する基材１が、光透過性基板１ａと、この光透過性基板１ａの片面に形成された垂直配向膜１ｂとを有し、垂直配向膜１ｂ上に第１複屈折率層５が設けられているという点で、上述した第１形態の光学素子１０と異なる。他の構成は第１形態の光学素子１０と同様であるので、図１（ａ）に示した部材と共通する部材については、その説明を省略する。
図３は、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。同図に示す光学素子１５は、光透過性を有する基材１が、光透過性基板１ａと、この光透過性基板１ａの片面に形成された垂直配向膜１ｂとを有し、垂直配向膜１ｂ上に第１複屈折率層５が設けられているという点で、上述した第１形態の光学素子１０と異なる。他の構成は第１形態の光学素子１０と同様であるので、図１（ａ）に示した部材と共通する部材については、その説明を省略する。
図示の垂直配向膜１ｂは、第１複屈折率層５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ためのものである。このような垂直配向膜１ｂ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ものであれば基本的によいが、表面自由エネルギーが５０ｍＮ／ｍ程度以下ものが好適である。
垂直配向膜１ｂは、例えば、液晶を垂直配向させるための垂直配向膜の材料として知られるポリイミド系材料、例えば日産化学社製のＳＥ−７５１１やＳＥ−１２１１、あるいはＪＳＲ社製のＪＡＬＳ−２０２１−Ｒ２等を、フレキソ印刷やスピンコート等の方法で塗布した後に硬化させることにより得られる。また、撥油性を有する材料によって形成された膜を垂直配向膜１ｂとして用いることもできる。さらには、第１形態の光学素子１０についての説明の中で例示した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得たコーティング液を用いて塗膜を形成し、この塗膜を硬化させることによって得られる膜を垂直配向膜１ｂとして用いることもできる。
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１ｂの膜厚は、０．０１〜１μｍ程度の範囲内で適宜選定可能である。
本形態の光学素子１５は、垂直配向膜１ｂを有しているので、第１形態の光学素子１０に比べて、第１複屈折率層５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更に容易になる。また、第１形態の光学素子１０に比べて、第１複屈折率層５の膜厚を更に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５の膜厚についての選択の自由度が更に高まり、光学素子１０のリタデーションを種々制御することが更に容易になる。なお、上述の配向膜１ｂは、後述する第３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３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３０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２１の片面に光吸収型カラーフィルタ２２（以下、単に「カラーフィルタ２２」という。）と遮光層（ブラックマトリクス）２３とが形成され、これらカラーフィルタ２２及び遮光層２３を覆うようにして第１複屈折率層２５が形成されている。したがって、カラーフィルタ２２と第１複屈折率層２５とは一体化されている。基材２１及び第１複屈折率層２５の構成は第１形態の光学素子１０における基材１又は第１複屈折率層５の構成と同様であるので、ここではその説明を省略する。
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３０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２１の片面に光吸収型カラーフィルタ２２（以下、単に「カラーフィルタ２２」という。）と遮光層（ブラックマトリクス）２３とが形成され、これらカラーフィルタ２２及び遮光層２３を覆うようにして第１複屈折率層２５が形成されている。したがって、カラーフィルタ２２と第１複屈折率層２５とは一体化されている。基材２１及び第１複屈折率層２５の構成は第１形態の光学素子１０における基材１又は第１複屈折率層５の構成と同様であるので、ここではその説明を省略する。
カラーフィルタ２２は、赤色のマイクロカラーフィルタ２２Ｒ、緑色のマイクロカラーフィルタ２２Ｇ、及び青色のマイクロカラーフィルタ２２Ｂ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２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ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。
カラーフィルタ２２は、例えば、各色のマイクロカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ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２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ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。
必要に応じて、カラーフィルタ２２（各マイクロカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ）の表面に予めフッ化処理を施しておくことができる。このフッ化処理は、例えば、カラーフィルタ２２が形成された基材２１をチャンバー内に収容し、このチャンバー内の雰囲気をヘリウム（Ｈｅ）ガスとテトラフルオロメチレン（ＣＦ４ ）ガスとの混合雰囲気として高周波電界を加えながら放電を行って、ＣＦ４ ガスを活性化させることにより行うことができる。この場合、例えば、Ｈｅガスの流量を１０リットル／分、ＣＦ４ ガスの流量を１００ｃｃｍとし、高周波電界の周波数を１３．５６ＭＨｚ、放電電力を３００Ｗとすることができる。カラーフィルタ２２の表面に予めフッ化処理を施しておくことにより、このカラーフィルタ２２に図３に示した垂直配向膜１ｂとしての機能を付与することが可能である。
遮光層２３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２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、それぞれ、遮光膜２３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２３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２３を形成することも可能である。なお、カラーフィルタ２２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２３を省略することもできる。
図示の第１複屈折率層２５は、基材２１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２５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３０を液晶配向用基板の構成部材にすると、第１複屈折率層２５の耐熱性が比較的高いことから、第１複屈折率層２５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２５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２５は、いわゆる「＋Ｃプレート」として利用することができる。
＜光学素子（第４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３５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、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、上述した第３形態の光学素子３０（図４（ａ）参照）と異なる。他の構成は第３形態の光学素子３０の構成と同様であるので、第１複屈折率層についてのみ新たな参照符号「２５Ａ」を付し、第１複屈折率層２５Ａ以外の構成部材には図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。
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３５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、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、上述した第３形態の光学素子３０（図４（ａ）参照）と異なる。他の構成は第３形態の光学素子３０の構成と同様であるので、第１複屈折率層についてのみ新たな参照符号「２５Ａ」を付し、第１複屈折率層２５Ａ以外の構成部材には図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。
この光学素子３５を液晶配向用基板の構成部材にした場合には、第３形態の光学素子３０を液晶配向用基板の構成部材にした場合と同様に、第１複屈折率層２５Ａ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るので、液晶表示装置を作製する過程で第１複屈折率層２５Ａ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２５Ａは、いわゆる「＋Ｃプレート」として利用することができる。
＜光学素子（第５形態）＞
図４（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２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ上に、所定膜厚の第１複屈折率層４５Ｒ、４５Ｇ、又は４５Ｂが設けられているという点で、前述した第３形態の光学素子３０（図４（ａ）参照）と異なる。マイクロカラーフィルタ２２Ｒ上に第１複屈折率層４５Ｒが形成され、マイクロカラーフィルタ２２Ｇ上に第１複屈折率層４５Ｇが形成され、マイクロカラーフィルタ２２Ｂ上に第１複屈折率層４５Ｂが形成されている。他の構成は第３形態の光学素子３０の構成と同様であるので、第１複屈折率層４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂ以外の構成部材には図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。
図４（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２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ上に、所定膜厚の第１複屈折率層４５Ｒ、４５Ｇ、又は４５Ｂが設けられているという点で、前述した第３形態の光学素子３０（図４（ａ）参照）と異なる。マイクロカラーフィルタ２２Ｒ上に第１複屈折率層４５Ｒが形成され、マイクロカラーフィルタ２２Ｇ上に第１複屈折率層４５Ｇが形成され、マイクロカラーフィルタ２２Ｂ上に第１複屈折率層４５Ｂが形成されている。他の構成は第３形態の光学素子３０の構成と同様であるので、第１複屈折率層４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂ以外の構成部材には図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。
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５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２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ上にそれぞれが所定の膜厚を有する第１複屈折率層４５Ｒ、４５Ｇ、又は４５Ｂ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３形態の光学素子３０又は第４形態の光学素子３５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、各第１複屈折率層４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂをそれぞれ所定の箇所に形成するにあたっては、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。
この光学素子５０を液晶配向用基板の構成部材にした場合には、第３形態の光学素子３０を用いて液晶配向用基板を形成した場合と同様に、第１複屈折率層４５Ｒ、４５Ｒ、４５Ｂ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るので、液晶表示装置を作製する過程で第１複屈折率層４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂが損傷してしまうことを抑制し易くなる。各第１複屈折率層４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂは、いわゆる「＋Ｃプレート」として利用することができる。
＜光学素子（第６形態〜第８形態）＞
図５（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６形態の光学素子７０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６１の片面に第１複屈折率層６５が形成され、この第１複屈折率層６５上にカラーフィルタ６２及び遮光層（ブラックマトリクス）６３が形成されているという点で、前述した第３形態の光学素子３０（図４（ａ）参照）と異なる。他の構成は第３形態の光学素子３０の構成と同様であるので、光学素子７０を構成する各部材には図４（ａ）で用いた参照符号の数値部分に「４０」を加えた参照符号を付してその説明を省略する。この光学素子７０は、第３形態の光学素子３０と同様の技術的効果を奏する。
図５（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６形態の光学素子７０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６１の片面に第１複屈折率層６５が形成され、この第１複屈折率層６５上にカラーフィルタ６２及び遮光層（ブラックマトリクス）６３が形成されているという点で、前述した第３形態の光学素子３０（図４（ａ）参照）と異なる。他の構成は第３形態の光学素子３０の構成と同様であるので、光学素子７０を構成する各部材には図４（ａ）で用いた参照符号の数値部分に「４０」を加えた参照符号を付してその説明を省略する。この光学素子７０は、第３形態の光学素子３０と同様の技術的効果を奏する。
図５（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７形態の光学素子７５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６１の片面に第１複屈折率層６５が形成され、この第１複屈折率層６５上にカラーフィルタ６２及び遮光層（ブラックマトリクス）６３が形成されているという点で、前述した第４形態の光学素子３５（図４（ｂ）参照）と異なる。他の構成は第４形態の光学素子３５の構成と同様であるので、光学素子７５を構成する各部材には図４（ｂ）で用いた参照符号の数値部分に「４０」を加えた参照符号を付してその説明を省略する。表示用液晶パネルでの表示領域に対応する領域は、図４（ｂ）におけるのと同様に、参照符号ＤＲで示す。この光学素子７５は、第４形態の光学素子３５と同様の技術的効果を奏する。
図５（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８形態の光学素子９０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６１の片面に所定膜厚の第１複屈折率層８５Ｒ、８５Ｇ、８５Ｂが形成され、これら第１複屈折率層８５Ｒ、８５Ｇ、８５Ｂ上にマイクロカラーフィルタ６２Ｒ、６２Ｇ、又は６２Ｂが形成されているという点で、第５形態の光学素子５０（図４（ｃ）参照）と異なる。他の構成は第５形態の光学素子５０の構成と同様であるので、光学素子９０を構成する各部材には図４（ｃ）で用いた参照符号の数値部分に「４０」を加えた参照符号を付してその説明を省略する。この光学素子９０は、第５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９形態）＞
図６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、第１複屈折率層２５が保護層１００によって覆われているという点で、第３形態の光学素子３０（図４（ａ）参照）と異なる。他の構成は第３形態の光学素子３０の構成と同様であるので、光学素子１１０を構成する保護層１００以外の各部材には図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。
図６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、第１複屈折率層２５が保護層１００によって覆われているという点で、第３形態の光学素子３０（図４（ａ）参照）と異なる。他の構成は第３形態の光学素子３０の構成と同様であるので、光学素子１１０を構成する保護層１００以外の各部材には図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。
保護層１００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１００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１００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１００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。
光学素子１１０は、第３形態の光学素子３０と同様の技術的効果を奏する他に、保護層１００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４形態〜第８形態の各光学素子３５、５０、７０、７５、９０に設けることもできるし、後述する第１１形態の光学素子に設けることもできる。
＜光学素子（第１０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１３０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１２１の片面に直線偏光素子１２２と１／４波長板１２３とがこの順番で積層され、１／４波長板１２３の上に第１複屈折率層１２５と第２複屈折率層１２８とがこの順番で積層されている。光学素子１３０を含んだ液晶配向用基板は、直線偏光素子１２２、１／４波長板１２３、第１複屈折率層１２５、及び第２複屈折率層１２８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。
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１３０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１２１の片面に直線偏光素子１２２と１／４波長板１２３とがこの順番で積層され、１／４波長板１２３の上に第１複屈折率層１２５と第２複屈折率層１２８とがこの順番で積層されている。光学素子１３０を含んだ液晶配向用基板は、直線偏光素子１２２、１／４波長板１２３、第１複屈折率層１２５、及び第２複屈折率層１２８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。
上記の直線偏光素子１２２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１２３は、円偏光を直線偏光に変換するための光学素子である。また、第１複屈折率層１２５は、第１形態の光学素子１０における第１複屈折率層５と同様に構成された複屈折率層であり、楕円偏光を円偏光に変換する。
第２複屈折率層１２８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、分子配列が架橋によって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１２８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１２８は、第１複屈折率層１２５と異なる複屈折特性を有している。
光学素子１３０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、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１２３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１２８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１２８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１２８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、バックライトからの放射光の多くを上記一方の円偏光として１／４波長板１２３に入射させることが可能である。
ただし、第２複屈折率層１２８への入射角が大きな放射光は、第２複屈折率層１２８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１２３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１２２によって吸収されてしまったりする。第２複屈折率層１２８と１／４波長板１２３との間に第１複屈折率層１２５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１２３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、光学素子１３０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１２５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１２５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１２２から第２複屈折率層１２８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１２２、１／４波長板１２３、第１複屈折率層１２５、及び第２複屈折率層１２８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、基材１２１上に第１複屈折率層１２５、１／４波長板１２３、及び直線偏光素子１２２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、基材１２１の片面に第１複屈折率層１２５を形成し、基材１２１における他方の面に１／４波長板１２３、及び直線偏光素子１２２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（第１１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１４１の片面に水平配向膜１４９、第２複屈折率層１４８、及び第１複屈折率層１４５がこの順番で積層され、第１複屈折率層１４５上にカラーフィルタ１４２及び遮光層（ブラックマトリクス）１４３が形成されている。この光学素子１５０を用いた液晶配向用基板は、水平配向膜１４９、第２複屈折率層１４８、及び第１複屈折率層１４５が内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。また、この液晶配向用基板は、表示用液晶パネルにおける表示面側の基板として用いられる。なお、図８に示した部材のうち、図５（ａ）に示した部材と機能上共通するもについては図５（ａ）で用いた参照符号の数値部分に「８０」を加えた参照符号を付して、その説明を省略する。
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１４１の片面に水平配向膜１４９、第２複屈折率層１４８、及び第１複屈折率層１４５がこの順番で積層され、第１複屈折率層１４５上にカラーフィルタ１４２及び遮光層（ブラックマトリクス）１４３が形成されている。この光学素子１５０を用いた液晶配向用基板は、水平配向膜１４９、第２複屈折率層１４８、及び第１複屈折率層１４５が内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。また、この液晶配向用基板は、表示用液晶パネルにおける表示面側の基板として用いられる。なお、図８に示した部材のうち、図５（ａ）に示した部材と機能上共通するもについては図５（ａ）で用いた参照符号の数値部分に「８０」を加えた参照符号を付して、その説明を省略する。
水平配向膜１４９は、液晶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１４８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１４８は、第１複屈折率層１４５と異なる複屈折特性を有している。
この光学素子１５０を含んだ液晶配向用基板は、第１複屈折率層１４５及び第２複屈折率層１４８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１５０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１４５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１４５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１４８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１４９は省略される。延伸樹脂フィルム製の＋Ａプレートは、粘着剤により基材１４１上に貼付される。
また、第２複屈折率層１４８上にカラーフィルタ１４２及び遮光層１４３を形成し、これらカラーフィルタ１４２及び遮光層１４３を覆うようにして第１複屈折率層１４５を設けることも可能である。更には、基材１４１の片面にカラーフィルタ１４２、遮光層１４３、及び第１複屈折率層１４５を形成し、基材１４１における前記の片面とは反対側の面に第２複屈折率層１４８を設けることも可能である。
＜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り、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。
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り、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を用意する。この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、後述する配向工程で形成する塗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。
準備工程では、光透過性を有する基材を用意する。この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、後述する配向工程で形成する塗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、分子形状が棒状の重合性液晶とこ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界面活性剤と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。
配向工程では、分子形状が棒状の重合性液晶とこ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界面活性剤と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上記の界面活性剤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。単官能重合性液晶は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。同様に、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。上記の重合性液晶及び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。
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−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、界面活性剤の濃度は、重合性液晶の総量に対して０．００１〜１０重量％程度とすることが好ましく、０．０１〜５重量％程度とすることが更に好ましい。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や、コーティング組成物に添加したカップリング剤の撥水性又は撥油性が強い場合には、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、塗膜中に界面活性剤が含有されていることから、重合性液晶単独のときの相転移温度とは異なることもある。重合性液晶が液晶相になると、界面活性剤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ことによって、重合性液晶をホメオトロピック配向させると共に過冷却状態にすることが可能であり、ホメオトロピック配向を保持したまま当該過冷却状態の重合性液晶を例えば室温にまで冷却することも可能である。
（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。
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、この基材上に形成された第１複屈折率層とを有する光学素子であって、前記の第１複屈折率層が、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界面活性剤を含有した架橋高分子からなり、この架橋高分子が、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てい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６に示した第９形態の光学素子１１０における保護層１００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６に既に示した構成部材については図６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６に示した第９形態の光学素子１１０における保護層１００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６に既に示した構成部材については図６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２１０においては、保護層１００が水平配向膜２０５用の平坦化膜として機能している。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、液晶セル中の液晶を水平配向させるためのものであり、その表面（上面）には、例えばラビング処理や光配向処理が施されている。
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。第１複屈折率層２５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２５は、その生産コストを抑え易い。また、第１複屈折率層２５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、保護膜１００は、省略することも可能である。また、光学素子１１０に代えて、図４（ｂ）に示した第４形態の光学素子３５、図４（ｃ）に示した第５形態の光学素子５０、図５（ａ）に示した第６形態の光学素子７０、図５（ｂ）に示した第７形態の光学素子７５、又は図５（ｃ）に示した第８形態の光学素子９０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８に示した第１１形態の光学素子１５０上に平坦化膜２２２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。
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８に示した第１１形態の光学素子１５０上に平坦化膜２２２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。
図示の液晶配向用基板２３０においては、カラーフィルタ１４２及び遮光層１４３を覆うようにして平坦化膜２２２が設けられている。この平坦化膜２２２は、例えば、第１形態の液晶配向用基板２１０における保護層１００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１４８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２２２は、省略することも可能である。
＜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７に示した第１０形態の光学素子１３０における基材１２１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７に示した第１０形態の光学素子１３０における基材１２１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。
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、例えば第１形態の液晶配向用基板２１０における保護層１００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、液晶セル中の液晶を水平配向させるための水平配向膜、又は、前記の液晶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１２５及び第２複屈折率層１２８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１２５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７に示した第１０形態の光学素子１３０における基材１２１上に、カラーフィルタ２７２及び遮光層（ブラックマトリクス）２７３を設け、これらのカラーフィルタ２７２及び遮光層２７３を覆うようにして平坦化膜２７５を形成し、この平坦化膜２７５上に透明電極パターン２７７及び配向膜２７９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２７２、遮光層２７３、平坦化膜２７５、透明電極パターン２７７、及び配向膜２７９は、いずれも、基材１２１において直線偏光素子１２２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。
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７に示した第１０形態の光学素子１３０における基材１２１上に、カラーフィルタ２７２及び遮光層（ブラックマトリクス）２７３を設け、これらのカラーフィルタ２７２及び遮光層２７３を覆うようにして平坦化膜２７５を形成し、この平坦化膜２７５上に透明電極パターン２７７及び配向膜２７９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２７２、遮光層２７３、平坦化膜２７５、透明電極パターン２７７、及び配向膜２７９は、いずれも、基材１２１において直線偏光素子１２２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。また、カラーフィルタ及び遮光層は、それぞれ、図４（ａ）に示した第３形態の光学素子３０におけるカラーフィルタ２２又は遮光層２３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及び遮光層については、図４（ａ）で用いた参照符号の数値部分に「２５０」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２７５は、カラーフィルタ２７２及び遮光層２７３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２７５は、例えば第１形態の液晶配向用基板２１０における保護層１００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２７９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、液晶セル中の液晶を水平配向させるための水平配向膜、又は、前記の液晶を垂直配向させるための垂直配向膜である。配向膜２７９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１２５及び第２複屈折率層１２８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１２５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２４９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。
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、前述した第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における保護層１００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２５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２５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２５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。
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１２２、１／４波長板１２３、第１複屈折率層１２５、及び第２複屈折率層１２８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２７９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２７９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２７９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２７９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１２２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１２５と第２複屈折率層１２８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１２５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１２５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、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、上記のガラス基板の片面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からなる厚さ０．１μｍの垂直配向膜が形成され、目的とする光学素子用の基材が得られた。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。
（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、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、上記のガラス基板の片面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からなる厚さ０．１μｍの垂直配向膜が形成され、目的とする光学素子用の基材が得られた。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、界面活性剤２重量部とをクロロベンゼン７２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、界面活性剤としては上述し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を用いた。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界面活性剤である。
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、界面活性剤２重量部とをクロロベンゼン７２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、界面活性剤としては上述し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を用いた。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界面活性剤である。
次に、準備工程で用意した基材における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、超高圧水銀灯を有する紫外線照射装置を用いて、照射強度３０ｍＷ／ｃｍ２ 、照射時間１分の条件の下に行った。
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、超高圧水銀灯を有する紫外線照射装置を用いて、照射強度３０ｍＷ／ｃｍ２ 、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）で示される重合性液晶が三次元架橋した構造を有し、かつ、界面活性剤として上述の界面活性剤を含有する第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測定波長５５０ｎｍの条件の下に王子計測機器社製のＫＯＢＲＡ−２１を用いて測定したところ、ほぼ０ｎｍ（厳密には２ｎｍ）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、リタデーションが大きくなった。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。
得られた光学素子の厚さ方向のリタデーションを測定波長５５０ｎｍの条件の下に王子計測機器社製のＫＯＢＲＡ−２１を用いて測定したところ、ほぼ０ｎｍ（厳密には２ｎｍ）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、リタデーションが大きくなった。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複屈折率層は相転移を起こさず透明状態を維持していた。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２；光学素子の製造＞
（準備工程）
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ＪＡＬＳ−２０２１−Ｒ２（ＪＳＲ社製のポリイミド系材料の商品名）を用いた。また、このコーティング液により形成した塗膜の乾燥条件を１８０℃、６０分とした。他は参考例１での準備工程と同様にして、目的とする光学素子用の基材を得た。この基材における垂直配向膜は、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０．０７μｍである。
（準備工程）
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ＪＡＬＳ−２０２１−Ｒ２（ＪＳＲ社製のポリイミド系材料の商品名）を用いた。また、このコーティング液により形成した塗膜の乾燥条件を１８０℃、６０分とした。他は参考例１での準備工程と同様にして、目的とする光学素子用の基材を得た。この基材における垂直配向膜は、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０．０７μｍである。
（配向工程）
第１複屈折率層形成用のコーティング組成物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の割合を０．０１重量部とし、かつ、クロロベンゼンに代えて７２．９９重量部のジエチレングリコールモノメチルエーテルを用いた。他は参考例１での配向工程と同様にして、準備工程で用意した基材における垂直配向膜上に第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。
第１複屈折率層形成用のコーティング組成物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の割合を０．０１重量部とし、かつ、クロロベンゼンに代えて７２．９９重量部のジエチレングリコールモノメチルエーテルを用いた。他は参考例１での配向工程と同様にして、準備工程で用意した基材における垂直配向膜上に第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。
（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、この塗膜に参考例１の架橋工程での紫外線照射と同じ条件の下に紫外線を照射して、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構造を有し、かつ、界面活性剤として上述の界面活性剤を含有する第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０．５μｍであった。
重合性液晶が相転移した塗膜を１２０℃に加熱したまま、この塗膜に参考例１の架橋工程での紫外線照射と同じ条件の下に紫外線を照射して、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構造を有し、かつ、界面活性剤として上述の界面活性剤を含有する第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０．５μｍ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３ｎｍ）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、リタデーションが大きくなった。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。
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３ｎｍ）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、リタデーションが大きくなった。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複屈折率層は相転移を起こさずに透明状態を維持していた。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３；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、目的とする光学素子用の基材を用意した。また、準備工程で用意した基材における垂直配向膜上に、参考例１での配向工程と同様にして第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参考例１での配向工程と同じ条件の下に結晶相から液晶相に相転移させた。
（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、目的とする光学素子用の基材を用意した。また、準備工程で用意した基材における垂直配向膜上に、参考例１での配向工程と同様にして第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参考例１での配向工程と同じ条件の下に結晶相から液晶相に相転移させた。
（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／ｃｍ２、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。
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／ｃｍ２、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、基材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／ｃｍ２ 、照射時間１分とした。なお、基材を室温に戻しても、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構造を有し、かつ、界面活性剤として上述の界面活性剤を含有する第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３ｎｍ）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、リタデーションが大きくなった。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。
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３ｎｍ）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、リタデーションが大きくなった。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複屈折率層は相転移を起こさずに透明状態を維持していた。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）
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ドライポン６００Ｅ（日華化学社製の界面活性剤の商品名）を用いた以外は参考例１での準備工程と同様にして、目的とする光学素子用の基材を得た。この基材における垂直配向膜は、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。
（準備工程）
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ドライポン６００Ｅ（日華化学社製の界面活性剤の商品名）を用いた以外は参考例１での準備工程と同様にして、目的とする光学素子用の基材を得た。この基材における垂直配向膜は、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）
第１複屈折率層形成用のコーティング組成物を調製するにあたって、２重量部の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２重量部のドライポン６００Ｅを用い、かつ、７２重量部のクロロベンゼンに代えて７２重量部のシクロヘキサノンを用いた。他は参考例１での配向工程と同様にして、準備工程で用意した基材における垂直配向膜上に第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。
第１複屈折率層形成用のコーティング組成物を調製するにあたって、２重量部の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２重量部のドライポン６００Ｅを用い、かつ、７２重量部のクロロベンゼンに代えて７２重量部のシクロヘキサノンを用いた。他は参考例１での配向工程と同様にして、準備工程で用意した基材における垂直配向膜上に第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。
（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、この塗膜に参考例１の架橋工程での紫外線照射と同じ条件の下に紫外線を照射して、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構造を有し、かつ、界面活性剤として上述の界面活性剤を含有する第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０．６μｍであった。
重合性液晶が相転移した塗膜を１２０℃に加熱したまま、この塗膜に参考例１の架橋工程での紫外線照射と同じ条件の下に紫外線を照射して、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構造を有し、かつ、界面活性剤として上述の界面活性剤を含有する第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０．６μｍ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１ｎｍ）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、リタデーションが大きくなった。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。
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１ｎｍ）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、リタデーションが大きくなった。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複屈折率層は相転移を起こさずに透明状態を維持していた。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。
＜実施例１；光学素子の製造＞
（準備工程及び配向工程）
参考例１で用いたガラス基板と同じ無アルカリガラス基板を用意し、このガラス基板をＵＶ洗浄した。ガラス基板に垂直配向膜は形成しなかった。また、第１複屈折率層形成用のコーティング組成物を調製するにあたって、界面活性剤（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）の使用量を０．００５重量部とし、かつ、クロロベンゼンの使用量を７３．９９５重量部とした。他は参考例１と同じ条件の下に準備工程及び配向工程を行って、準備工程で用意した基材（ガラス基板）の片面に第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。
（準備工程及び配向工程）
参考例１で用いたガラス基板と同じ無アルカリガラス基板を用意し、このガラス基板をＵＶ洗浄した。ガラス基板に垂直配向膜は形成しなかった。また、第１複屈折率層形成用のコーティング組成物を調製するにあたって、界面活性剤（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）の使用量を０．００５重量部とし、かつ、クロロベンゼンの使用量を７３．９９５重量部とした。他は参考例１と同じ条件の下に準備工程及び配向工程を行って、準備工程で用意した基材（ガラス基板）の片面に第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。
（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／ｃｍ２、照射時間２分とした。これにより、塗膜中の重合性液晶が三次元架橋した。
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／ｃｍ２、照射時間２分とした。これにより、塗膜中の重合性液晶が三次元架橋した。
こ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構造を有し、かつ、界面活性剤として上述の界面活性剤を含有する第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０．３μｍ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、リタデーションが大きくなった。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。
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、リタデーションが大きくなった。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複屈折率層は相転移を起こさずに透明状態を維持していた。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＞
準備工程で用意する基材に垂直配向膜を設けず、かつ、配向工程で調製するコーティング組成物に界面活性剤を含有させなかった以外は参考例１と同様にして、光学素子を作製した。
準備工程で用意する基材に垂直配向膜を設けず、かつ、配向工程で調製するコーティング組成物に界面活性剤を含有させなかった以外は参考例１と同様にして、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、２ｎｍ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。
１、２１、６１、１２１、１４１ 光透過性を有する基材
１ｂ 垂直配向膜
５、２５、４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂ、６５、６５Ａ 第１複屈折率層
６ 構造単位としての重合性液晶分子
１０、１５、３０、３５、５０、７０、７５、９０ 光学素子
２２、６２、１４２ 光吸収型カラーフィルタ
８５Ｒ、８５Ｇ、８５Ｂ、１２５、１４５ 第１複屈折率層
１１０、１３０、１５０ 光学素子
１２８、１４８ 第２複屈折率層
２０５、２２５、２５１、２７９ 配向膜
２１０、２３０、２６０、２８０ 液晶配向用基板
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
１ｂ 垂直配向膜
５、２５、４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂ、６５、６５Ａ 第１複屈折率層
６ 構造単位としての重合性液晶分子
１０、１５、３０、３５、５０、７０、７５、９０ 光学素子
２２、６２、１４２ 光吸収型カラーフィルタ
８５Ｒ、８５Ｇ、８５Ｂ、１２５、１４５ 第１複屈折率層
１１０、１３０、１５０ 光学素子
１２８、１４８ 第２複屈折率層
２０５、２２５、２５１、２７９ 配向膜
２１０、２３０、２６０、２８０ 液晶配向用基板
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 (11)
- 光透過性を有する基材と、該基材上に垂直配向膜を形成することなく形成された第１複屈折率層とを有する光学素子であって、
前記第１複屈折率層は、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界面活性剤を含有した架橋高分子からなり、
前記架橋高分子が、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、
前記界面活性剤が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であることを特徴とする光学素子。 - 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に記載の光学素子。
- 更に、前記第１複屈折率層と一体化された光吸収型カラーフィルタを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
- 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。
- 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。
- 請求項１〜５に記載された光学素子の製造方法であって、
光透過性を有する基材を用意する準備工程と、
前記基材上に、分子形状が棒状の重合性液晶と該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界面活性剤とを含有したコーティング組成物の塗膜を形成し、該塗膜中の前記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。 - 光透過性を有する基材と、該基材の片面上に形成された液晶セル中の液晶を水平配向させるための水平配向膜とを少なくとも備えた液晶配向用基板であって、
前記基材と前記水平配向膜との間に、又は、前記基材における前記片面とは反対側の面上に、垂直配向膜を形成することなく請求項１〜５のいずれか１項に記載された第１複屈折率層が形成されていることを特徴とする液晶配向用基板。 - 前記基材と前記水平配向膜との間に前記第１複屈折率層が形成される場合において、前記基材の片面に前記第１複屈折率層が形成され、該第１複屈折率層上に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタを覆うようにして前記水平配向膜が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶配向用基板。
- 前記基材と前記水平配向膜との間に前記第１複屈折率層が形成される場合において、前記基材の片面に光吸収型カラーフィルタが形成され、該光吸収型カラーフィルタ上に前記第１複屈折率層が形成され、該第１複屈折率層を覆うようにして前記水平配向膜が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶配向用基板。
- 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７〜９のいずれか１項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。 - 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界面活性剤を含有した架橋高分子からなり、前記架橋高分子が、分子形状が棒状の重合性液晶が三次元架橋した構造を有し、前記界面活性剤が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であり、垂直配向膜を形成する必要がなくなることを特徴とする複屈折材料。
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