JP2003177243A

JP2003177243A - 光学素子

Info

Publication number: JP2003177243A
Application number: JP2001376328A
Authority: JP
Inventors: Masaki Umetani; 雅規梅谷; Hideo Fujimura; 秀夫藤村
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2003-06-27
Also published as: US20030160938A1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、画像表示装置等の光学機器に用い
た場合でも、精度を保つことが可能であり、光学機器に
組み込んだ際に荷重が加わった場合でも光学特性の変動
が生じ難い光学素子を提供することを主目的とするもの
である。【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、支
持材と、上記支持材上に重合性液晶材料が所定の液晶規
則性を有して硬化されてなる光学機能層とを有する光学
素子であって、上記光学機能層の弾性率が、２０℃から
２００℃の温度範囲において１．２ＭＰａ以上であるこ
とを特徴とする光学素子を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

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

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

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

【０００６】

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

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、請求項１に記載するように、支持材と、
上記支持材上に重合性液晶材料が所定の液晶規則性を有
して硬化されてなる光学機能層とを有する光学素子であ
って、上記光学機能層の弾性率が２０℃（常温）から２
００℃の温度範囲において、１．２ＭＰａ以上であるこ
とを特徴とする光学素子を提供する。

【０００８】本発明によれば、光学機能層の弾性率が、
上述した範囲内であるので、例えば光学機器等に組み込
んだ場合でも、その上に他の部材を構築した際に変形し
て精度が低下する等の不具合が生じることはない。ま
た、本発明の光学素子上に例えば液晶表示装置の液晶層
のギャップを一定に保つための柱状のスペーサが形成さ
れ、部分的に力が加わった場合でも、上述したような高
い弾性率を有することから、膜厚の局部的な変化が少な
く、本発明の光学素子が有する膜厚が影響するような光
学特性に関しての変動が生じる可能性を低下させること
ができる。また、上述したような状態で熱が加わる場合
であっても、２００℃程度の耐熱性を有するものであれ
ば不具合を生じることはない。

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

【００１０】一方、上記請求項１に記載された発明にお
いては、請求項３に記載するように、上記支持材が、被
転写基材であり、上記被転写材が透明基板であってもよ
い。基材上に特定の機能が必要な場合等においては、転
写工程を経ることにより被転写体上に光学機能層を形成
することが可能であり、この際の被転写材は、光学素子
としての機能上、透明基板が用いられることが好ましい
からである。

【００１１】上記請求項１から請求項３までのいずれか
の請求項に記載された発明においては、請求項４に記載
するように、上記重合性液晶材料が、重合性液晶モノマ
ーであり、上記所定の液晶規則性がネマチック規則性ま
たはスメクチック規則性であり、上記光学機能層が位相
差層であることが好ましい。このような位相差層を有す
る光学素子を用いる場合において、位相差層の弾性率は
精度面等において重要であるからである。

【００１２】また、上記請求項１から請求項３までのい
ずれかの請求項に記載された発明においては、請求項５
に記載するように、上記重合性液晶材料が、重合性液晶
モノマーおよび重合性カイラル剤であり、所定の液晶規
則性がコレステリック規則性であり、上記光学機能層が
コレステリック層であることが好ましい。このようなコ
レステリック層、すなわちコレステリック規則性を有し
た状態で固定化された層は、円偏光制御層として機能す
るものであるので、この場合もその弾性率は精度上重要
であるからである。

【００１３】

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

【００１４】Ａ．光学素子本発明の光学素子は、支持材と、上記支持材上に重合性
液晶材料が所定の液晶規則性を有して硬化されてなる光
学機能層とを有する光学素子であって、上記光学機能層
の弾性率が２０℃（常温）から２００℃の温度範囲にお
いて、１．２ＭＰａ以上であることを特徴とするもので
ある。

【００１５】本発明では、光学機能層の弾性率が、上述
した範囲内であるので、以下のような利点を有するもの
である。

【００１６】すなわち、本発明の光学素子を光学機器等
に組み込んだ場合、上述したような弾性率を有するもの
であるので、本発明の光学素子の光学機能層上に他の部
材を設ける場合に、光学機能層の変形が少なく、よっ
て、その上に形成された部材の位置精度を高く保つこと
が可能となる。また、本発明の光学素子に何等かの荷重
が加わった場合でも、上述したような弾性率を有するも
のであるので、膜厚の変動が少ない。これは光学素子の
膜厚に起因する種々の光学的特性、例えばリタデーショ
ン値等の変動を最小限とするものであり、光学素子の特
性の変動を最小限とすることができるといった利点に繋
がるものである。

【００１７】本発明の光学素子における光学機能層の弾
性率を上述した範囲内とする方法に関しては、例えば後
述するように製造工程において再硬化処理工程を設ける
ことを挙げることができるが、これに限定されるもので
はなく、重合性液晶材料を選択することにより、上述し
たような弾性率を有する光学機能層とすることも可能で
ある。

【００１８】以下、このような光学素子について、各要
素毎に説明する。

【００１９】１．支持材本発明でいう支持材とは、配向能を有する基材、もしく
は転写工程により光学機能層が転写された場合は被転写
材を示すものである。

【００２０】（配向能を有する基材）本発明の光学素子
は、配向能を有する基材上に重合性液晶材料が所定の液
晶規則性を有して硬化されてなる光学機能層が形成され
てなるものである。

【００２１】このような配向能を有する基材としては、
基材そのものが配向能を有するものである場合と、透明
基板上に配向膜が形成されて配向能を有する基材として
機能するものとを挙げることができる。以下、それそれ
を第１実施態様および第２実施態様として説明する。

【００２２】ａ．第１実施態様本実施態様は、基材そのものが配向能を有する態様であ
り、具体的には基材が延伸フィルムである場合を挙げる
ことができる。このように延伸フィルムを用いることに
より、その延伸方向に沿って液晶材料を配向させること
が可能である。したがって、基材の調製は、単に延伸フ
ィルムを準備することにより行うことができるため、工
程上極めて簡便であるという利点を有する。このような
延伸フィルムとしては、市販の延伸フィルムを用いるこ
とも可能であり、また必要に応じて種々の材料の延伸フ
ィルムを形成することも可能である。

【００２３】具体的には、ポリカーボネート系高分子、
ポリアリレートやポリエチレンテレフタレートの如きポ
リエステル系高分子、ポリイミド系高分子、ポリスルホ
ン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、ポリスチ
レン系高分子、ポリエチレンやポリプロピレンの如きポ
リオレフィン系高分子、ポリビニルアルコール系高分
子、酢酸セルロース系高分子、ポリ塩化ビニル系高分
子、ポリメチルメタクリレート系高分子等の熱可塑性ポ
リマーなどからなるフィルムや、液晶ポリマーからなる
フィルムなどを挙げることができる。

【００２４】本発明においては、中でもポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）フィルムが、延伸倍率のレンジ
幅が広い点、さらには入手のしやすさ等の観点から好ま
しく用いられる。

【００２５】本発明に用いられる延伸フィルムの延伸率
としては、配向能が発揮し得る程度の延伸率であれば特
に限定されるものはない。したがって、２軸延伸フィル
ムであっても２軸間で延伸率が異なるものであれば用い
ることが可能である。

【００２６】この延伸率は、用いる材料により大きく異
なるものであり、特に限定されるものではないが、一般
的には１５０％〜３００％程度のものを用いることが可
能であり、好ましくは２００％〜２５０％のものが用い
られる。

【００２７】ｂ．第２実施態様第２実施態様は、上記配向能を有する基材が、透明基板
と透明基板上に形成された配向膜とからなる態様であ
る。

【００２８】本実施態様においては、配向膜を選択する
ことにより、比較的広範囲の配向方向を選択することが
可能であるという利点を有する。透明基板上に塗布する
配向膜形成用塗工液の種類を選択することにより、種々
の配向方向を実現することが可能であり、かつより効果
的な配向を行うことができる。

【００２９】本実施態様に用いられる配向膜は、通常液
晶表示装置等において用いられる配向膜を好適に用いる
ことが可能であり、一般的にはポリイミド系の配向膜を
ラビング処理したものが好適に用いられる。また、光配
向膜を用いることも可能である。

【００３０】また、本実施態様に用いられる透明基板と
しては、透明材料により形成されたものであれば特に限
定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレック
ス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透
明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹
脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いる
ことができる。

【００３１】（被転写材）本発明において用いられる被
転写材としては、光学素子の用途に応じて適宜選択され
るものではあるが、一般的には光学素子であることから
透明な材料、すなわち透明基板が好適に用いられる。

【００３２】この透明基板に関しては、上記「配向能を
有する基材」の欄で説明したものと同様であるので、こ
こでの説明は省略する。

【００３３】２．光学機能層本発明の光学素子は、上記基材上に、重合性液晶材料が
所定の液晶規則性を有して硬化されてなる光学機能層が
形成されたものである。このような光学機能層は、液晶
規則性を有する高分子を構成する重合性液晶材料が原材
料として用いられる。以下、これらについて説明する。

【００３４】（重合性液晶材料）本発明で用いられる重
合性液晶材料としては、重合性液晶モノマー、重合性液
晶オリゴマーおよび重合性液晶高分子を挙げることがで
きる。このような重合性液晶材料は、通常、それ自体が
ネマチック規則性やスメマチック規則性を有するものが
用いられるが、特にこれに限定されるものではなく、重
合性液晶材料がコレステリック規則性を有するものであ
ってもよい。また、光学素子によってコレステリック規
則性が必要であり、かつ上記重合性液晶材料自体がネマ
チック規則性もしくはスメクチック規則性を呈する場合
は、コレステリック規則性付与するためにさらに、重合
性カイラル剤を用いてもよい。以下、それぞれについて
説明する。

【００３５】（１）重合性液晶材料本発明に用いられる重合性液晶材料としては、上述した
ように重合性液晶モノマー、重合性液晶オリゴマーや重
合性液晶高分子等を挙げることができる。このような重
合性液晶材料としては、これらのみで液晶相を形成した
場合に、ネマチック規則性、スメクチック規則性、また
はコレステリック規則性を有する液晶相を形成し得る重
合性液晶材料であれば特に限定されるものではない。

【００３６】このような重合性液晶材料の一例として
は、例えば下記の一般式（１）で表わされる化合物
（Ｉ）を挙げることができる。化合物（Ｉ）としては、
一般式（１）に包含される化合物の２種を混合して使用
することも可能である。またさらに、上記化合物（Ｉ）
と下記の一般式（２）で表わされる化合物（ＩＩ）とで
構成されるものであってもよい。

【００３７】化合物（Ｉ）としては、一般式（１）に包
含される化合物の２種を混合して使用することができ、
同様に、化合物（ＩＩ）としては、一般式（２）に包含
される化合物の２種以上を混合して使用することができ
る。

【００３８】

【化１】

【００３９】化合物（Ｉ）を表わす一般式（１）におい
て、Ｒ¹及びＲ²はそれぞれ水素又はメチル基を示すが、
液晶相を示す温度範囲の広さからＲ¹及びＲ²は共に水素
であることが好ましい。Ｘは水素、塩素、臭素、ヨウ
素、炭素数１〜４のアルキル基、メトキシ基、シアノ
基、ニトロ基のいずれであっても差し支えないが、塩素
又はメチル基であることが好ましい。また、化合物
（Ｉ）の分子鎖両端の（メタ）アクリロイロキシ基と、
芳香環とのスペーサであるアルキレン基の鎖長を示すａ
及びｂは、それぞれ個別に２〜１２の範囲で任意の整数
を取り得るが、４〜１０の範囲であることが好ましく、
６〜９の範囲であることがさらに好ましい。ａ＝ｂ＝０
である一般式（１）の化合物は、安定性に乏しく、加水
分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高い。ま
た、ａ及びｂがそれぞれ１３以上である一般式（１）の
化合物は、アイソトロピック転移温度（ＴＩ）が低い。
この理由から、これらの化合物はどちらも液晶性を示す
温度範囲が狭く好ましくない。

【００４０】

【化２】

【００４１】化合物（ＩＩ）を表わす一般式（２）にお
いて、Ｒ³は水素又はメチル基を示すが、液晶相を示す
温度範囲の広さからＲ³は水素であることが好ましい。
アルキレン基の鎖長を示すｃに関して言えば、この値が
２〜１２である化合物（ＩＩ）は液晶性を示さない。し
かしながら、液晶性を持つ化合物（Ｉ）との相溶性を考
慮すると、ｃは４〜１０の範囲であることが好ましく、
６〜９の範囲であることがさらに好ましい。化合物（Ｉ
Ｉ）も任意の方法で合成可能であり、例えば、１当量の
４−シアノフェノールと１当量の４−（ｎ−（メタ）ア
クリロイロキシアルコキシ）安息香酸とのエステル化反
応により化合物（ＩＩ）を合成することができる。この
エステル化反応は化合物（Ｉ）を合成する場合と同様
に、上記安息香酸を酸クロリドやスルホン酸無水物など
で活性化し、これと４−シアノフェノールとを反応させ
るのが一般的である。また、ＤＣＣ（ジシクロヘキシル
カルボジイミド）等の縮合剤を用いて上記安息香酸と４
−シアノフェノールを反応させてもよい。

【００４２】上述した例では、重合性液晶モノマーの例
を挙げたが、本発明においては、重合性液晶オリゴマー
や重合性液晶高分子等を用いることも可能である。この
ような重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子として
は、従来提案されているものを適宜選択して用いること
が可能である。

【００４３】（２）カイラル剤本発明においては、上記光学素子が円偏光制御光学素
子、すなわち光学機能層がコレステリック層であり、か
つ重合性液晶材料がネマチック規則性もしくはスメクチ
ック規則性を呈する場合は、上記重合性液晶材料に加え
てカイラル剤を加えることが必要となる。

【００４４】本発明に用いられるカイラル剤とは、光学
活性な部位を有する低分子化合物であり、分子量１５０
０以下の化合物を意味する。カイラル剤は主として、例
えば化合物（Ｉ）や、必要に応じて用いられる化合物
（ＩＩ）に示されるような重合性液晶材料が発現する正
の一軸ネマチック規則性に螺旋ピッチを誘起させる目的
で用いられる。この目的が達成される限り、重合性液晶
材料、例えば化合物（Ｉ）と、もしくは化合物（Ｉ）お
よび化合物（ＩＩ）の混合物と、溶液状態あるいは溶融
状態において相溶し、上記ネマチック規則性をとりうる
重合性液晶材料の液晶性を損なうことなく、これに所望
の螺旋ピッチを誘起できるものであれば、下記に示すカ
イラル剤としての低分子化合物の種類は特に限定されな
い。液晶に螺旋ピッチを誘起させるために使用するカイ
ラル剤は、少なくとも分子中に何らかのキラリティーを
有していることが必須である。従って、本発明で使用可
能なカイラル剤としては、例えば１つあるいは２つ以上
の不斉炭素を有する化合物、キラルなアミン、キラルな
スルフォキシド等のようにヘテロ原子上に不斉点がある
化合物、あるいはクムレン、ビナフトール等の軸不斉を
持つ化合物が例示できる。さらに具体的には、市販のカ
イラルネマチック液晶、例えば、Merck社製Ｓ−８１１
等が挙げられる。

【００４５】しかし、選択したカイラル剤の性質によっ
ては、化合物（Ｉ）と、もしくは化合物（Ｉ）および化
合物（ＩＩ）の混合物として例示されるような重合性液
晶材料が形成するネマチック規則性の破壊、配向性の低
下、あるいは該化合物が非重合性の場合には、液晶性組
成物の硬化性の低下、硬化フィルムの信頼性の低下を招
くおそれがある。さらに、光学活性な部位を有するカイ
ラル剤の多量使用は、組成物のコストアップを招く。従
って、短ピッチのコレステリック規則性を有する円偏光
制御光学素子を製造する場合には、本発明に用いられる
重合性液晶材料に含有させる光学活性な部位を有するカ
イラル剤には、螺旋ピッチを誘発する効果の大きなカイ
ラル剤を選択することが好ましく、具体的には一般式
（３）又は（４）で表されるような分子内に軸不斉を有
する低分子化合物（ＩＩＩ）の使用が好ましい。

【００４６】

【化３】

【００４７】

【化４】

【００４８】

【化５】

【００４９】カイラル剤（ＩＩＩ）を表わす一般式
（３）又は（４）において、Ｒ⁴は水素又はメチル基を
示す。Ｙは上記に示す式（ｉ）〜（ｘｘｉｖ）の任意の
一つであるが、なかでも、式（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉ
ｉ），（ｖ）及び（ｖｉｉ）の何れか一つであることが
好ましい。また、アルキレン基の鎖長を示すｄ及びｅ
は、それぞれ個別に２〜１２の範囲で任意の整数をとり
得るが、４〜１０の範囲であることが好ましく、６〜９
の範囲であることがさらに好ましい。ｄ又はｅの値が０
又は１である一般式（３）又は（４）の化合物は、安定
性に欠け、加水分解を受けやすく、結晶性も高い。一
方、ｄ又はｅの値が１３以上である化合物は融点（Ｔ
ｍ）が低い。これらの化合物は液晶性を示す化合物
（Ｉ）と、もしくは化合物（Ｉ）および化合物（ＩＩ）
の混合物との相溶性が低下し、濃度によっては相分離等
が起きるおそれがある。

【００５０】本発明の重合性液晶材料に配合されるカイ
ラル剤の量は、螺旋ピッチ誘起能力や最終的に得られる
円偏光制御光学素子のコレステリック性を考慮して最適
値が決められる。具体的には、用いる重合性液晶材料に
より大きく異なるものではあるが、重合性液晶材料の合
計量１００重量部当り、０．０１〜６０重量部、好まし
くは０．１〜４０重量部、さらに好ましくは０．５〜３
０重量部、最も好ましくは１〜２０重量部の範囲で選ば
れる。この配合量が上記範囲よりも少ない場合は、重合
性液晶材料に充分なコレステリック性を付与できない場
合があり、上記範囲を越える場合は、分子の配向が阻害
され、活性放射線によって硬化させる際に悪影響を及ぼ
す危惧がある。

【００５１】本発明においては、このようなカイラル剤
としては、特に重合性を有することが必須ではない。し
かしながら、得られる光学機能層の熱安定性等を考慮す
ると、上述した重合性液晶材料と重合し、コレステリッ
ク規則性を固定化することが可能な重合性のカイラル剤
を用いることが好ましい。

【００５２】（３）弾性率の調整本発明においては、上述したような重合性液晶材料を硬
化させて得られる光学機能層が所定の範囲の弾性率を有
する点に特徴を有するものである。この弾性率を得る方
法としては、後述する再硬化処理工程を行う方法の他、
重合性液晶材料を選択することにより行うことも可能で
ある。

【００５３】上述したような弾性率を得るための方法、
すなわち、高弾性率の光学機能層を得るためには、例え
ば、重合後に得られるポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）
が１５０℃以上となるようにする方法、用いる重合性液
晶材料が官能基を２個以上有するものを用いる方法、さ
らには用いる重合性液晶材料の分子量が３００〜１５０
０の範囲内のものを用いる方法等を挙げることができ
る。なお、上記重合性材料が有する官能基の数は、５個
以下が好ましい。官能基をこれ以上有する重合性液晶材
料を用いると、得られるポリマーが不安定でありもろく
なる可能性が生じるからである。

【００５４】（光重合開始剤）本発明においては、上述
した重合性液晶材料に、光重合開始剤が添加されている
ことが好ましい。例えば、電子線照射により重合性液晶
材料を重合させる際には、光重合開始剤が不要な場合は
あるが、一般的に用いられている例えば紫外線（ＵＶ）
照射による硬化の場合においては、通常光重合開始剤が
重合促進のために用いられるからである。

【００５５】本発明において用いることができる光重合
開始剤としては、ベンジル（ビベンゾイルとも言う）、
ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピ
ルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベ
ンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４’−メチ
ルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、
ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシ
エチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチ
ルアミノ安息香酸イソアミル、３，３’−ジメチル−４
−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメ
ート、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニ
ル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベン
ジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフ
ェニル）−ブタン−１−オン、１−（４−ドデシルフェ
ニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オ
ン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２
−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１
−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒド
ロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−クロロチ
オキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン２，４
−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチ
オキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロ
ロ−４−プロポキシチオキサントン等を挙げることがで
きる。なお、光重合開始剤の他に増感剤を、本発明の目
的が損なわれない範囲で添加することも可能である。

【００５６】このような光重合開始剤の添加量として
は、一般的には０．０１〜２０重量％、好ましくは０．
１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜５重量％の範
囲で本発明の重合性液晶材料に添加することができる。

【００５７】（液晶規則性）本発明においては、上記重
合性液晶材料が所定の液晶規則性を有して硬化されてな
る光学機能層が用いられる。

【００５８】ここで、この液晶規則性とは、ネマチック
規則性、スメクチック規則性およびコレステリック規則
性がある。光学素子が位相差層積層体である場合は、上
記光学機能層は、ネマチック規則性もしくはスメクチッ
ク規則性を有するものである。一方、光学素子が円偏光
制御光学素子である場合は、コレステリック規則性を有
するものである。

【００５９】上記規則性は、基本的には用いる重合性液
晶材料が自ら呈する液晶規則性およびカイラル剤を用い
るか否かにより決定されるものである。

【００６０】このような液晶規則性は、配向能を有する
基材上に、上述した重合性液晶材料および必要に応じて
添加される重合性カイラル剤とからなる液晶層を形成
し、基材の配向能に沿って配向させて得られるものであ
る。そして液晶規則性を有した状態で活性放射線を照射
することにより硬化させて、液晶規則性を有した状態で
硬化された光機能性層とすることができるのである。

【００６１】３．光学機能層の弾性率本発明においては、上述した光学機能層が高弾性率であ
る点に特徴を有するものである。本発明においては、こ
の弾性率について、以下の方法により規定している。

【００６２】金属や低分子化合物と比較して高分子（ポ
リマー）物質は一般的に次のような特徴を示すことが知
られている。１）ポリマーの構成単位であるモノマーが
共有結合で結ばれているため、分子軸方向と直角方向に
力学的、電気的あるいは光学的などの物理的性質に異方
性を示す。２）重合度が各々ポリマー鎖で異なるため分
子量分布が存在する。３）数１００Ｋの狭い温度範囲内
で、ガラス状態からゴム状態まで大きな物性変化をする
等がある。これらの特徴を持つ高分子（ポリマー）固体
の物性を評価する手段の一つとしてレオロジー的解析法
がある。

【００６３】高分子（ポリマー）固体はフックの法則に
従う弾性的性質とニュートンの法則に従う粘性的性質を
併せ持っているため粘弾性体と言われる。

【００６４】高分子（ポリマー）固体の粘弾性測定法と
しては静的および動的測定法があるが、短時間での刺激
−応答に関する粘弾性測定は動的測定法が有利である。

【００６５】特に線形領域の粘弾性測定の場合には、高
分子（ポリマー）固体に正弦的応力である刺激を加える
と、粘性的性質の寄与の大小に応じて応答である正弦的
歪みはδだけ遅れる。高分子（ポリマー）固体が完全弾
性体であるとδ＝０°であり、完全粘性体であればδ＝
９０°となる。

【００６６】動的粘弾性測定装置の分類法は大きく分け
て適用周波数範囲によるものと、測定系の振動様式に基
づく方法がある。可用周波数は測定装置の付加質量の有
無、さらに強制あるいは自動振動という振動様式によっ
て決まる。また試料の形状や寸法などの幾何学的定数と
可用周波数との間には関連がある。

【００６７】そのため周波数依存性、温度依存性、時間
依存性もしくはその組合せ等いろいろのモードでの測定
が成され、高分子（ポリマー）固体物性の有用な測定手
段となっている。

【００６８】また試料形体に合わせ試料装着用の各種対
応治具があり、一般的には引張、圧縮、剪断、曲げ等の
測定がなされている。

【００６９】ここでは支持材と、前記支持材上に重合性
液晶材料が所定の液晶規則性を有して硬化されてなる光
学機能層をとを有する光学素子の光学機能層部位の動的
粘弾性測定方法に関して以下に詳しく述べる。

【００７０】ここでは、測定する光学機能層は支持材で
あるガラス基板上に成膜されており、上記の測定対応治
具としては試料を対象となる大きさに切り出し装着測定
が可能な圧縮治具を使用する方法が適している。

【００７１】例えばガラス基板に成膜した光学機能層の
弾性率を測定する場合には、試料を１０ｍｍ×１０ｍｍ
□サイズに切り出し、圧縮治具を装着した動的粘弾性装
置でその全体を測定すればよい。強制振動非共振法によ
り圧縮方向に振動歪みを与え２０℃〜２００℃の温度範
囲での特定周波数での温度依存性測定を行い動的粘弾性
データを解析し、得られる貯蔵弾性率Ｅ‘を今回の弾性
率と定義する。

【００７２】固体用の動的粘弾性測定装置は、セイコー
インスツルメンツ株式会社製粘弾性スペクトロメータＥ
ＸＳＴＡＲ６０００ＤＭＳ、株式会社島津製作所動的粘
弾性測定装置ＴＲＩＴＥＣ２０００、株式会社ユービー
エム製動的粘弾性測定装置Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４００
０、ＴＡインスツルメント・ジャパン株式会社製動的粘
弾性測定装置ＤＭＡ２９８０等が挙げられる、操作性等
の違いはあるが弾性率として貯蔵弾性率Ｅ‘の測定が可
能である。

【００７３】弾性率測定の際に、被測定物特性に応じた
振動歪みを設定する必要がある。高分子（ポリマー）固
体試料の場合には、その成膜厚みによって変動はあるも
のの一般的には、振動に与える振動歪みは、０．１〜３
０μｍ程度であるが、膜厚が薄い場合もしくはその膜質
が硬い場合には、０．１〜５μｍの範囲が測定装置の付
加から想定しても良好な測定ができる条件である。な
お、今回の測定では、膜厚１６μｍに対し、２μｍの振
動歪みを加えた。

【００７４】４．光学素子の具体例本発明の光学素子の具体例としては、光学機能層が位相
差層である場合の位相差層積層体および光学機能層がコ
レステリック層である円偏光制御光学素子を挙げること
ができる。以下、それぞれについて説明する。

【００７５】（位相差層積層体）光学素子が位相差層積
層体である場合としては、本発明においては、支持材
と、上記支持材に重合性液晶材料がネマチック規則性も
しくはスメクチック規則性を有して硬化された位相差層
とを有する位相差層積層体であって、光学機能層である
位相差層が上述したような範囲内の弾性率を有するもの
である。

【００７６】このように、本発明の光学素子を位相差層
積層体として用いた場合でも、位相差層が上述したよう
な範囲の弾性率を有するものであるので、これを画像表
示装置等の光学機器に用いた場合でも、上述したように
位相差層上に他の部材を積層した際の位置精度を高く保
つことが可能であり、光学機器の精度を高め、高品質な
ものとすることができる。

【００７７】（円偏光制御光学素子）光学素子が円偏光
制御光学素子である場合としては、本発明においては、
支持材と、上記支持材上に重合性液晶材料がコレステリ
ック規則性を有して硬化されたコレステリック層とを有
する円偏光制御光学素子であって、光学機能層が上述し
たような範囲内の弾性率を有するものである。

【００７８】この場合も、上記位相差層積層体の場合と
同様に、光学機能層であるコレステリック層が上述した
弾性率を有することから、これを光学機器に用いた場合
に、高精度であり、かつ高品質なものとすることができ
る。

【００７９】５．その他本発明の光学素子においては、上記光学機能層上に保護
層を形成してもよい。この際、本発明においては、光学
機能層の弾性率よりも高い弾性率を有する保護層を形成
することが好ましい。

【００８０】このように光学機能層の弾性率よりも高い
弾性率を有する保護層を形成することにより、このよう
な光学素子を光学機器に用いた場合に、上記光学機能層
の弾性率の欄で説明したものと同様の理由から、高精度
とすることが可能となる。

【００８１】このような保護層としては、特に限定され
るものではないが、有機材料で形成されたものが好まし
い。中でも好ましい材料としては、耐圧性、耐磨耗性及
び耐熱性に優れた紫外線硬化樹脂及び電子線硬化樹脂等
の熱硬化性樹脂が挙げられる。紫外線硬化樹脂及び電子
線硬化樹脂は、多官能モノマーおよび多官能オリゴマー
の重合反応によって膜を形成するから、機械的強度の強
い強靭な表面保護層となることができる。本発明の表面
保護層に使用される具体的な材料としては、ポリエステ
ルアクリレート、ポリエステルメタクリレート、ポリエ
ーテルアクリレート、ポリスチリルメタクリレート、ポ
リエーテルメタクリレート、ウレタンアクリレート、エ
ポキシアクリレート（特に、それぞれビスフェノールＡ
型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型の骨格を
有するエポキシアクリレート及びフェノールノボラック
型エポキシアクリレート）、ポリカーボネート、ポリブ
タジエンアクリレート、シリコーンアクリレート、メラ
ミンアクリレート等の多官能オリゴマーであって官能基
数が１〜１０のもの等が挙げられる。また、２−エチル
ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、
フェノキシエチルアクリレート、１，６ーヘキサンジオ
ールアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリ
レート等の単官能モノマー及び多官能モノマーも好まし
いものとして挙げられる。さらに、これらの材料を様々
に組合わせることにより、複数に積層された表面保護層
を形成することもできる。具体的には、ＡＣ−８１０
０、ＡＣ−５１００（日産化学）等を挙げることができ
る。

【００８２】Ｂ．光学素子の製造方法本発明の光学素子の製造方法は、配向能を有する基材を
調製する工程と、上記基材上に少なくとも重合性液晶材
料を含む液晶層形成用組成物を積層し、所定の液晶規則
性を有する液晶層を形成する工程と、上記液晶層をＮ−
Ｉ転移点以下で熱処理する工程と、上記液晶層に室温ま
たは加熱しながら活性放射線を照射して、光学機能層と
する光学機能層形成工程と、上記光学機能層に対して１
５０℃〜２６０℃の範囲内の温度で加熱して再硬化処理
を行う再硬化処理工程とを有することを特徴とするもの
である。

【００８３】本発明の光学素子の製造方法は、重合性液
晶材料を含む液晶層形成用組成物を基材上に積層して液
晶層を形成し、これに活性放射線を照射することによ
り、液晶層内の重合性液晶材料を硬化させて光学機能層
を形成した後、上述した範囲の熱処理を行う再硬化処理
工程を行う点に特徴を有するものであり、この再硬化処
理により光学機能層の弾性率を上昇させ、高弾性率の光
学機能層とするものである。なお、上記再硬化処理工程
においては、熱処理の場合について記載したが、その
他、再硬化処理工程において活性放射線照射を過剰に行
う方法もある。

【００８４】本発明における再硬化処理工程により、光
学機能層の弾性率が上がるのは、以下の理由によるもの
であると考える。すなわち、上記光学機能層形成工程に
おける活性放射線の照射のみでは、完全に重合されてい
なかった官能基が、この再硬化処理工程により完全に重
合が行われ、架橋密度の上昇により弾性率が上昇する。

【００８５】また、上記光学機能層形成工程後では、光
学機能層内に光重合開始剤の残渣等が含まれている可能
性があり、これが再硬化処理工程における熱処理により
除去され、これにより弾性率が上昇する可能性も指摘す
ることができる。

【００８６】以下、図面を用いて本発明の一例を説明す
る。図１は、本発明の光学素子の製造方法の一例を示す
ものである。

【００８７】この例では、まず透明基板１上に配向膜２
が形成された配向能を有する基材３が形成される（基材
調製工程、図1（ａ）参照）。

【００８８】次に、この配向能を有する基材３上に、重
合性液晶材料と光重合開始剤とを溶剤中に溶解させた液
晶層形成用塗工液を塗布し、溶剤を乾燥・除去し、これ
をＮ−Ｉ転移点以下で熱処理することにより液晶層４を
形成する（液晶層形成工程、図１（ｂ）参照）。この液
晶層は、配向膜２の作用により液晶規則性を有するもの
となる。

【００８９】そして、上記液晶規則性を有する液晶層４
に対して室温または加熱しながら紫外光５を照射するこ
とにより、液晶層４内の重合性液晶材料を重合させ、液
晶層４を光学機能層６とする（光学機能層形成工程、図
1（ｃ）および（ｄ）参照）。

【００９０】次に、このように基材３上に光学機能層６
が形成された光学素子８を、例えばオーブン中に保持し
て所定の温度に保つことにより、熱７を加え、再硬化処
理を行う（再硬化処理工程、図１（ｅ）参照）。

【００９１】これにより、熱処理が加えられ、光学機能
層６の弾性率を上昇させることができるのである。

【００９２】また、再硬化処理が上述したように活性放
射線照射を過剰に行う方法である場合は、上記光学機能
層形成工程における紫外光の数倍〜数百倍の過露光によ
り弾性率を上昇させることができる。

【００９３】図２は、本発明の光学素子の製造方法の他
の例を示すものである。図２（ａ）は、すでに上記図1
（ｃ）に示す紫外光を照射する光学機能層形成工程が終
了し、透明基材１上に配向膜２が形成された基材３上
に、光学機能層６が形成された状態を示すものである。
この例では、この光学機能層６の表面側に被転写材９を
配置し(図２（ｂ））、光学機能層６を被転写材９上に
転写する転写工程（図２（ｃ）参照）が行われる。

【００９４】被転写材９に転写された光学機能層６は、
同様に例えばオーブン中に保持して所定の温度に保つこ
とにより、熱７を加え、再硬化処理が行なわれる（再硬
化処理工程、図２（ｄ）参照）。そして、弾性率の高い
光学機能層６を有する光学素子８を得ることができるの
である（図２（ｅ）参照）。

【００９５】以下、上述した例に示されるような本発明
の光学素子の製造方法について、各工程毎に詳細に説明
する。

【００９６】１．基材調製工程本発明の光学素子を製造するに際しては、まず配向能を
有する基材が準備される。このような配向能を有する基
材としては、基材そのものが配向能を有するものである
場合と、図１に示すように透明基板１上に配向膜２が形
成されて配向能を有する基材３として機能するものとを
挙げることができる。これらについては、上記「Ａ．光
学素子」の欄で説明したものと同様であるので、ここで
の説明は省略する。

【００９７】２．液晶層形成工程本発明においては、次に図1（ｂ）に示すように、上記
配向能を有する基材３上に液晶層４を形成する。

【００９８】本発明におけるこの液晶層とは、重合性液
晶材料で形成されたものであり、種々の液晶規則性を有
する液晶相を採り得る層であれば特に限定されない。

【００９９】そして、このような液晶層を形成する方法
としては、重合性液晶材料を含む液晶層形成用組成物を
基材上に積層し、液晶層形成用層を形成する。この液晶
層形成用層を形成する方法としては、例えばドライフィ
ルム等を予め形成してこれを液晶層形成用層としこれを
基材上に積層する方法や、液晶層形成用組成物を融解さ
せて、これを基材上に塗布する方法等を採ることも可能
であるが、本発明においては、液晶層形成用組成物を溶
媒に溶解し、これを基材上に塗布し、溶媒を除去するこ
とにより液晶層形成用層を形成することが好ましい。こ
れは、他の方法と比較して工程上簡便であるからであ
る。

【０１００】この際、塗布する方法としては、スピンコ
ート法、ロールコート法、プリント法、浸漬引き上げ
法、カーテンコート法(ダイコート法)等が挙げられる。

【０１０１】このように液晶層形成用塗工液を塗布した
後、溶媒を除去するのであるが、この溶媒の除去方法と
しては、例えば、減圧除去もしくは加熱除去、さらには
これらを組み合わせる方法等により行われる。溶媒が除
去されることにより、液晶層形成用層が形成される。

【０１０２】本発明においては、このようにして形成さ
れた液晶層形成用層の層内の重合性液晶材料を、基材表
面の配向能により、液晶規則性を有する状態として液晶
層とする。これは、通常はＮ−Ｉ転移点以下で熱処理す
る方法等の方法により行われる。なお、ここで、Ｎ−Ｉ
転移点とは、液晶相から等方相へ転移する温度を示すも
のである。

【０１０３】この液晶層形成用塗工液に用いられる重合
性液晶材料、カイラル剤および光重合開始剤に関して
は、上記「Ａ．光学素子」における説明と同様であるの
でここでの説明は省略する。以下、この液晶層形成用塗
工液に用いられる溶媒、およびその他の添加剤について
説明する。

【０１０４】（溶媒）上記液晶層形成用塗工液に用いら
れる溶媒としては、上述した重合性液晶材料等を溶解す
ることが可能な溶媒であり、かつ配向能を有する基材上
の配向能を阻害しない溶媒であれば特に限定されるもの
ではない。

【０１０５】具体的には、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ｎ−ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリ
ン等の炭化水素類、メトキシベンゼン、1,2-ジメトキシ
ベンゼン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等の
エーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイ
ソブチルケトン、シクロヘキサノン、２、４−ペンタン
ジオン等のケトン類、酢酸エチル、エチレングリコール
モノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコール
モノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコール
モノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等
のエステル類、2-ピロリドン，N-メチル-2-ピロリド
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の
アミド系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化
炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリトリ
クロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼ
ン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒、t-ブ
チルアルコール、ジアセトンアルコール、グリセリン、
モノアセチン、エチレングリコール、トリエチレングリ
コール、ヘキシレングリコール、エチレングリコールモ
ノメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソル
ブ等のアルコール類、フェノール、パラクロロフェノー
ル等のフェノール類等の１種又は２種以上が使用可能で
ある。

【０１０６】単一種の溶媒を使用しただけでは、重合性
液晶材料等の溶解性が不充分であったり、上述したよう
に配向能を有する基板が侵食される場合がある。しかし
２種以上の溶媒を混合使用することにより、この不都合
を回避することができる。上記した溶媒のなかにあっ
て、単独溶媒として好ましいものは、炭化水素系溶媒と
グリコールモノエーテルアセテート系溶媒であり、混合
溶媒として好ましいのは、エーテル類又はケトン類と、
グリコール類との混合系である。溶液の濃度は、液晶性
組成物の溶解性や製造せんとする光学機能層の膜厚に依
存するため一概には規定できないが、通常は１〜６０重
量％、好ましくは３〜４０重量％の範囲で調整される。

【０１０７】（その他の添加剤）本発明に用いられる液
晶層形成用塗工液には、本発明の目的を損なわない範囲
内で、上記以外の化合物を添加することができる。添加
できる化合物としては、例えば、多価アルコールと１塩
基酸又は多塩基酸を縮合して得られるポリエステルプレ
ポリマーに、（メタ）アクリル酸を反応させて得られる
ポリエステル（メタ）アクリレート；ポリオール基と２
個のイソシアネート基を持つ化合物を互いに反応させた
後、その反応生成物に（メタ）アクリル酸を反応させて
得られるポリウレタン（メタ）アクリレート；ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ
樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸ポリ
グリシジルエステル、ポリオールポリグリシジルエーテ
ル、脂肪族又は脂環式エポキシ樹脂、アミンエポキシ樹
脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキ
シベンゼン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂と、（メ
タ）アクリル酸を反応させて得られるエポキシ（メタ）
アクリレート等の光重合性化合物；アクリル基やメタク
リル基を有する光重合性の液晶性化合物等が挙げられ
る。本発明の液晶性組成物に対するこれら化合物の添加
量は、本発明の目的が損なわれない範囲で選択され、一
般的には、本発明の液晶性組成物の４０重量％以下、２
０重量％以下である。これらの化合物の添加により、本
発明における重合性液晶材料の硬化性が向上し、得られ
る光学機能層の機械強度が増大し、またその安定性が改
善される。

【０１０８】また、上記液晶層形成用塗工液には、塗布
を容易にするために界面活性剤等を加えることができ
る。添加可能な界面活性剤を例示すると、イミダゾリ
ン、第四級アンモニウム塩、アルキルアミンオキサイ
ド、ポリアミン誘導体等の陽イオン系界面活性剤、ポリ
オキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物、第一級
あるいは第二級アルコールエトキシレート、アルキルフ
ェノールエトキシレート、ポリエチレングリコール及び
そのエステル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸
アンモニウム、ラウリル硫酸アミン類、アルキル置換芳
香族スルホン酸塩、アルキルリン酸塩、脂肪族あるいは
芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物等の陰イオン系界面
活性剤、ラウリルアミドプロピルベタイン、ラウリルア
ミノ酢酸ベタイン等の両性系界面活性剤、ポリエチレン
グリコール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンアル
キルアミン等の非イオン系界面活性剤、パーフルオロア
ルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸
塩、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パ
ーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフ
ルオロアルキル基・親水性基含有オリゴマー、パーフル
オロアルキル・親油基含有オリゴマーパーフルオロアル
キル基含有ウレタン等のフッ素系界面活性剤などが挙げ
られる。

【０１０９】界面活性剤の添加量は、界面活性剤の種
類、重合性液晶材料の種類、溶媒の種類、さらには溶液
を塗布する配向能を有する基板の種類にもよるが、通常
は溶液に含まれる液晶性組成物の１０重量ｐｐｍ〜１０
重量％、好ましくは１００重量ｐｐｍ〜５重量％、さら
に好ましくは０．１〜１重量％の範囲にある。

【０１１０】３．光学機能層形成工程本発明においては、上述した液晶層形成工程において形
成された重合性液晶材料を主成分とする液晶層に室温ま
たは加熱しながら活性照射線を照射することにより、液
晶層がその液晶規則性を有した状態で硬化させることに
より、種々の光学的機能を有する光学機能層を形成する
ことができる。

【０１１１】この際照射する活性放射線とは、重合性液
晶材料や重合性カイラル剤等を重合せさることが可能な
放射線であれば特に限定されるものではないが、通常は
装置の容易性等の観点から紫外光又は可視光線が使用さ
れ、波長が１５０〜５００ｎｍ、好ましくは２５０〜４
５０、さらに好ましくは３００〜４００ｎｍの照射光が
用いられる。

【０１１２】この照射光の光源としては、低圧水銀ラン
プ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライ
ト）、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプ、メタルハライ
ドランプ）、ショートアーク放電ランプ（超高圧水銀ラ
ンプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ）などが例
示できる。なかでもメタルハライドランプ、キセノンラ
ンプ、高圧水銀ランプ灯等の使用が推奨される。

【０１１３】照射強度は、液晶層を形成している重合性
液晶材料の組成や光重合開始剤の多寡によって適宜調整
されて照射される。

【０１１４】４．転写工程本発明においては、必要に応じて、上記光学機能層形成
工程の後、上記配向能を有する基材上に形成された光学
機能層を被転写材上に転写する工程を有するものであっ
てもよい。

【０１１５】これは、光学機能層を他の層と組み合わせ
て用いる場合や、光学機能層は可撓性の無い基材上で形
成することが好ましいが、使用に際しては可撓性のある
フィルム表面において用いたい場合等の必要に応じて行
われる。

【０１１６】転写は、上述した光学機能層形成工程で形
成された光学機能層の表面に被転写材表面を接触させる
ことにより行われる（図２（ｂ）および（ｃ）参照）。

【０１１７】この際の転写方法としては、例えば、被転
写材表面もしくは上記光学機能層表面に接着層を予め形
成しておき、この接着力により転写する方法、基材上の
配向膜等を易剥離性としておく方法等が挙げられる。

【０１１８】さらに有効な方法としては、光学機能層の
被転写材が接触する側の表面の表面硬度を基材側の表面
硬度よりも低くなるように形成し、この状態で転写を行
う方法や、光学機能層の上記被転写材側表面の残存二重
結合率が、上記基材側のものよりも高くするように形成
し、この状態で転写を行う方法等を挙げることができ
る。このように、光学機能層における表面側の重合度を
基材側の重合度より低く形成する方法としては、酸素の
存在下において重合速度が低下する酸素依存性を有する
光重合開始剤を上記重合性液晶材料に用い、表面側にの
み酸素が接触するような条件下で重合させる方法等を挙
げることができる。

【０１１９】この工程において用いられる被転写材とし
ては、用いられる光学素子の用途に応じて適宜選択され
るものではあるが、一般的には光学素子であることから
透明な材料、すなわち透明基板が好適に用いられる。

【０１２０】この透明基板に関しては、上記「配向能を
有する基材」の欄で説明したものと同様であるので、こ
こでの説明は省略する。

【０１２１】５．再硬化処理工程本発明においては、上記光学機能層形成工程の後、もし
くは上記転写工程の後、加熱を行う再硬化処理工程を行
うところに特徴を有するものである。

【０１２２】すなわち、本発明の光学素子の製造方法
は、上述した基材調製工程において調製された基材と、
この基材上に上述した光学機能層形成工程により形成さ
れた光学機能層とを有する光学素子に対して、もしくは
転写工程が行われた場合は、被転写材およびその表面に
転写された光学機能層を有する光学素子に対して、１５
０℃〜２６０℃の範囲内の温度で加熱し再硬化処理が行
われる点を特徴とするものであり、より好ましい加熱温
度としては、１６５℃〜２６０℃の範囲内、特に１８０
℃〜２６０℃の範囲内とすることができる。

【０１２３】本発明においては、上記温度範囲より低い
温度で再硬化処理が行われた場合は、光学機能層の弾性
率の上昇が十分でないことから好ましくなく、上記温度
範囲より高い温度で再硬化処理が行われた場合は光学機
能層もしくは基材、さらには被転写材等に際してダメー
ジを与える可能性があることから好ましくない。

【０１２４】本発明においては、上記範囲で再硬化処理
を行う時間、具体的には光学的機能層が上記温度範囲内
となってからの経過時間が、１分〜２４０分であること
が好ましく、中でも３０分〜２１０分、得に６０分〜１
８０分の範囲内の時間であることが好ましい。上述した
時間より短い再硬化処理時間の場合は、光学機能層の弾
性率の上昇が不十分であることから好ましくなく、上記
範囲より長い時間再硬化処理を行った場合は、光学機能
層および支持材のいずれかに熱劣化を与える可能性があ
ることから好ましくないからである。

【０１２５】このような再硬化処理は、一般的なオーブ
ン等の熱処理用機器を用いて行うことが可能である。

【０１２６】本発明においては、この再硬化処理工程
が、無酸素雰囲気下で行われることが好ましい。酸素が
存在する場合は、再硬化処理の際に必要なラジカルを酸
素がトラップしてしまい、再硬化処理を効果的に行うこ
とができないからである。

【０１２７】ここで、無酸素雰囲気とは、酸素がほとん
ど存在しない状態であれば、特に限定されるものではな
いが、具体的には、窒素雰囲気下で行われることが好ま
しい。無酸素雰囲気を形成する場合は、コスト面等から
窒素雰囲気とすることが好ましいからである。

【０１２８】本発明においては、また再硬化処理工程と
して、活性放射線を過剰に照射する方法がある。具体的
には、光学機能層形成工程で照射される活性放射線の数
倍〜数百倍の過露光により弾性率を上昇させる方法であ
る。本発明においては、上述したように活性放射線とし
ては紫外線が好適に用いられるのであるが、このように
再硬化工程において紫外線を用いる場合の照射量として
は、５０〜５０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内、特に１００
〜３０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内、中でも２００〜１０
００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内とすることが好ましい。

【０１２９】６．その他の工程本発明においては、上記光学機能層形成工程の後、保護
層形成工程を行い、その後、上記再硬化処理工程が行わ
れるようにしてもよい。また、再硬化処理工程の後、保
護層形成工程を行い、さらに保護層再硬化処理工程を行
なってもよい。

【０１３０】このように保護層を形成した後、再硬化処
理工程、すなわち熱処理を行うことにより、もしくは光
学機能層および保護層にそれぞれ再硬化処理工程を行う
ことにより、光学機能層および保護層の両者の弾性率を
上昇させることが可能となり、これにより、光学機能層
と保護層との積層体表面における弾性率を大幅に上昇さ
せることが可能となる。これにより、このような光学機
能層と保護層との積層体を有する光学素子を、光学機器
に用いた場合に、上述した理由と同様の理由により、光
学機器の精度を向上させることが可能となる。

【０１３１】このような保護層は、保護層形成用塗工液
を塗布することにより形成することが可能であり、上記
「A．光学素子」の欄で説明したような樹脂材料が通常
用いられる。

【０１３２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【０１３３】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに説明す
る。

【０１３４】（液晶層形成用塗工液の調製）重合性液晶
材料、カイラル剤、および光重合開始剤を100：5：5
（重量％）の割合で混合した粉体を、トルエンに30重量
％になるように溶解して液晶層形成用塗工液を調製し
た。重合性液晶材料、カイラル剤、および光重合開始剤
としては、下記のものを用いた。・重合性液晶材料：末端に重合可能な官能基を有し、50
℃〜100℃でネマチック液晶性を示す下記化学式（５）
に示す重合性液晶モノマー

【０１３５】

【化６】

【０１３６】・カイラル剤：下記化学式（６）に示す化
合物のメソゲン両端にスペーサーを介して、アクリレー
トを設け、重合可能にした重合性カイラル剤

【０１３７】

【化７】

【０１３８】・光重合開始剤：チバスぺシャリティケミ
カルズ社製のIRG907（商品名）（配向膜の調製）次に、厚さ0.7ｍｍのガラス基板に、
ポリイミドを主成分とする配向膜溶液をスピンコーティ
ングし、溶媒を蒸発させた後に、200℃でポストベイク
し、既知の方法でラビングして配向膜を作製した。配向
膜の膜厚は０．１μｍであった。

【０１３９】（コレステリック層の形成）上記液晶層形
成用塗工液を、上記配向膜上にスピンコーティングし
た。次に、溶媒を蒸発させた後、80℃×3分で液晶分子
を配向させ、コレステリック構造特有の選択反射を示す
ことを確認した上で、ＵＶを照射（波長：３１３ｎｍ、
１００ｍＪ／ｃｍ^２）して重合させることによりコレス
テリック層を形成し、試料とした。コレステリック層の
膜厚は、１５μｍであった。

【０１４０】このようにして得た試料を、下記に示す熱
処理条件でそれぞれ熱処理を施した後、室温まで自然冷
却して１日放置した。これらを熱処理条件により、それ
ぞれ、実施例１、実施例２、および比較例１とした。

【０１４１】（評価）上記実施例１、実施例２、および
比較例１の各試料の弾性率を測定した。測定装置は、Rh
eogel-E4000（ＵＢＭ社製）を用い、試料としては１ｃ
ｍ□のものを用い、それぞれ３サンプルづつ用意した。
ガラス基板上に成膜してあるが、ガラスは剛体とみなせ
るので、測定に関して影響はない。測定チャックは圧縮
用治具を用い、周波数１０Ｈｚ、歪２μｍ、波形は正弦
波で、動的粘弾性率測定を行った。結果を下記の表にま
とめる。

【０１４２】

【表１】

【０１４３】

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

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学素子の製造方法の一例を示す工程
図である。

【図２】本発明の光学素子の製造方法の他の例を示す工
程図である。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H049 BA03 BA06 BA42 BB44 BC04 BC05 BC10 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FB02 FB12 GA01 KA02 KA10 LA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持材と、前記支持材上に重合性液晶材
料が所定の液晶規則性を有して硬化されてなる光学機能
層とを有する光学素子であって、前記光学機能層の弾性
率が、２０℃から２００℃の温度範囲において１．２Ｍ
Ｐａ以上であることを特徴とする光学素子。
【請求項２】前記支持材が、配向能を有する基材であ
ることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】前記支持材が、被転写基材であり、前記
被転写基材が透明基板であることを特徴とする請求項１
に記載の光学素子。
【請求項４】前記重合性液晶材料が、重合性液晶モノ
マーであり、前記所定の液晶規則性がネマチック規則性
またはスメクチック規則性であり、前記光学機能層が位
相差層であることを特徴とする請求項１から請求項３ま
でのいずれかの請求項に記載の光学素子。
【請求項５】前記重合性液晶材料が、重合性液晶モノ
マーおよび重合性カイラル剤であり、前記所定の液晶規
則性がコレステリック規則性であり、前記光学機能層が
コレステリック層であることを特徴とする請求項１から
請求項３までのいずれかの請求項に記載の光学素子。