JP4402429B2

JP4402429B2 - 光学素子

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Publication number: JP4402429B2
Application number: JP2003381011A
Authority: JP
Inventors: 剛司石崎
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2023-11-11
Also published as: JP2005148118A

Description

本発明は位相差基板やカラーフィルタ等として利用可能な、光学素子に関するものである。

近年、重合性液晶を用いて形成された光学素子が様々な分野で応用され始めている。重合性のネマティック液晶、コレステリック液晶、カイラルネマティック液晶、もしくはディスコティック液晶を用いて形成された位相差層や、重合性のコレステリック液晶もしくはカイラルネマティック液晶を用いて形成された層を用いた反射型の偏光分離素子や偏光カラーフィルター等の多種多様なものが開発されてきている。

例えば、光反応型キラル材を含む重合性コレステリック液晶組成物を用いて、塗布し、フォトマスクを介して紫外線照射して硬化させることにより、カラーフィルタ基板を製造することが開示されている。ここで、各色のカラーフィルタ領域の形成は室温下で紫外線照射することにより行なわれており、また、コレステリック液晶層が等方性になるまで加熱しながら紫外線照射することにより、透明性仕切壁を形成することも開示されている。（特許文献１）。
特開２００３−６６２１４号公報。

特許文献１に開示された方法では、紫外線照射しながら、もしくは照射後に、光照射量に応じて異性化した光反応型キラル材に対応して液晶状態を形成し得る温度に加熱するので、コレステリック液晶層の波長特性の制御は可能であるものの、各領域の厚みや位相差を等しくすることや、選択反射波長帯域の幅を調整する等の方策は特に考慮されていない。

本発明における課題は、液晶を用いて構成される光学素子の各領域の厚みや位相差を等しくすることや、選択反射波長帯域の幅を調整することが可能な光学素子を提供することを課題とするものである。

発明者の検討によれば、光学素子の各領域を形成するための液晶材料として異なるものを用いることにより、各領域の厚み、位相差を制御可能であることが判明し、また、コレステリック液晶を用いて各色光を選択反射するカラーフィルタとする際に、選択反射波長帯域の幅を調整可能であることも判明し、本発明に到達することができた。

課題を解決する第１の発明は、基板上の複数の領域に液晶規則性を有する架橋した液晶層が配置され、前記液晶層は、前記領域毎に異なる重合性液晶組成物の架橋硬化物で構成されており、前記基板上に、カラーフィルタ層が積層され、前記重合性液晶組成物は、複屈折率の異なる二種類以上の液晶材料を積層又は配合してなることを特徴とする光学素子に関するものである。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記液晶層の領域毎の厚みおよび複屈折率は、前記領域毎に対応して入射される互いに異なる波長帯域の中心波長の光に対して、同じ位相差を与えるよう調整されたものであることを特徴とする光学素子に関するものである。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記液晶層の領域毎の厚みが、実質的に等しいことを特徴とする光学素子に関するものである。

第４の発明は、第１または第２の発明において、前記液晶層の領域毎の厚みが、異なることを特徴とする光学素子に関するものである。

第５の発明は、第１〜第４いずれかの発明において、前記重合性液晶組成物は、ネマチック規則性を有するものであることを特徴とする光学素子に関するものである。

第６の発明は、第１の発明において、前記各液晶層はコレステリック規則性を有するものであり、領域毎に中心波長が異なる選択反射波長帯域を有していることを特徴とする光学素子に関するものである。

第７の発明は、第６の発明において、領域毎の前記選択反射波長帯域の幅が、実質的に等しいことを特徴とする光学素子に関するものである。

第８の発明は、第６の発明において、前記選択反射波長帯域の各々が赤色光、緑色光、および青色光の各々に対応したものであり、青色光の選択反射波長帯域の幅Δλ（G）が、赤色光の選択反射波長帯域の幅Δλ（R）、および青色光の選択反射波長帯域の幅Δλ（Ｂ）よりも小さいことを特徴とする光学素子に関するものである。

第９の発明は、基板上の複数の領域の各々に、液晶規則性を有する架橋した複数の液晶層が積層されて配置され、前記の複数の液晶層は、前記領域毎に異なる重合性液晶組成物の架橋硬化物で構成されており、前記基板上に、カラーフィルタ層が積層され、前記重合性液晶組成物は、複屈折率の異なる二種類以上の液晶材料を積層又は配合してなることを特徴とする光学素子に関するものである。

第１の発明によれば、液晶層が、領域毎に異なる重合性液晶組成物の硬化物で構成されており、前記基板上に、カラーフィルタ層が積層され、前記重合性液晶組成物は、複屈折率の異なる二種類以上の液晶材料を積層又は配合してなるので、液晶層の厚みを各種類間で一定にすることや各種類間で位相差を揃えることが可能な光学素子を提供することができる。

第２の発明によれば、第１の発明の効果に加えて、入射される光の波長に応じて厚みおよび複屈折率を変えることにより、位相差を一定にすること、もしくは位相差を所望の値とすることが可能な光学素子を提供することができる。

第３の発明によれば、第１または第２の発明の効果に加えて、領域毎の液晶層の厚みがほぼ一定な光学素子を提供することができる。

第４の発明によれば、第１または第２の発明の効果に加えて、色毎に駆動する液晶の厚みの異なるマルチギャップタイプの液晶表示素子に適用するのに適した光学素子を提供することができる。

第５の発明によれば、請求項１〜請求項４いずれかの発明の効果に加えて、液晶層がネマティック規則性を有するものであるので、各液晶層の面内に光軸を有する位相差板として利用することが可能な光学素子を提供することができる。

第６の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、液晶層がコレステリック規則性を有するものであるので、領域毎に、異なる選択反射波長帯域を有する反射フィルタとして利用することが可能な光学素子を提供することができる。また、面内の法線方向に光軸を有する位相差板として利用することが可能な光学素子を提供することができる。

第７の発明によれば、第６の発明の効果に加えて、カラーディスプレイに適用した際にホワイトバランスを良好にすることが可能な光学素子を提供することができる。

第８の発明によれば、第６の発明の効果に加えて、各液晶層の選択反射波長帯域が赤色光、緑色光、および青色光の各々に対応しており、そのうち、青色光の選択反射波長帯域の幅を小さくすることにより、視感度係数の小さい赤色光および青色光の輝度を向上させてホワイトバランスを得ることができ、各液晶層の選択反射波長帯域の幅を一定にするのにくらべ、より製造を容易とすることが可能な光学素子を提供することができる。

第９の発明によれば、領域毎に複数の液晶層が積層されており、前記基板上に、カラーフィルタ層が積層され、前記重合性液晶組成物は、複屈折率の異なる二種類以上の液晶材料を積層又は配合してなるので、積層された各々の液晶層の光学特性が複合した特性を有する光学素子を提供することができ、例えば、任意の選択反射波長帯域を設定可能な光学素子を提供することができる。

図１は、本発明の光学素子の積層構造を概念的に示す図である。図１（ａ）に例示するように、本発明の光学素子１は、基板２上に配向膜３を介して液晶層４が積層された積層構造からなるものである。このうち、配向膜３は、基板２の液晶層４側が配向性を有する場合、省くことができ、以降の例においても、液晶層４の下面に接する層の上面が配向性を有していれば省くことができる。液晶層４は複数の領域に配置されたもので、各々の領域毎に異なる重合性液晶組成物の架橋硬化物で構成され、液晶規則性を有する架橋したものであり、図１（ａ）に示すように、領域毎に異なる二種類以上の液晶層から構成されたものであり、たとえば、図中、Ｒ、Ｇ、およびＢの文字を付けて示したように、三種類の液晶層からなるものである。液晶層４が、このように三種類の液晶層からなるものは、各々を赤色用、緑色用、および青色用としてカラー表示用に用いるのに適するが、液晶層４は、二種類の液晶層からなるものであってもよい。

本発明の光学素子１は、液晶層４以外の光学的要素と組み合わせたものであってもよく、他の光学的要素としては、代表的にはカラーフィルタ層を挙げることができる。従って、図１（ｂ）に示すように、本発明の光学素子１は、基板２上にカラーフィルタ層５、配向膜３、および液晶層４が順に積層された積層構造を有するものであってもよいし、あるいは、図１（ｃ）に示すように、基板２上に配向膜３、液晶層４、およびカラーフィルタ層５が順に積層された積層構造を有するものであってもよい。

カラーフィルタ層５もまた、液晶層４と同様に、二種類以上の複数種類の区域が配列して構成されたものであってよく、たとえば、図中、Ｒ、Ｇ、およびＢの文字を付けて示したように、三種類の区域からなるものである。カラーフィルタ層５が、このように三種類の区域からなるものは、各々を赤色用、緑色用、および青色用としてカラー表示用に用いるのに適するが、カラーフィルタ層５は、二種類の区域からなるものであってもよい。

図１（ｂ）および図１（ｃ）を引用して説明した、カラーフィルタ層５を有する積層構造において、カラーフィルタ層５は、各区域の境界にブラックマトリックス６を伴ってもよい。

基板２は、透明なガラス、石英、もしくはプラスチックで構成され、配向膜３および液晶層４、並びに、必要に応じ、カラーフィルタ層５およびブラックマトリックス６を支持する支持体である。

配向膜３は、液晶層４中の液晶化合物を配向させるもので、代表的には、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、もしくはポリビニルアルコール樹脂等の樹脂の被膜を、これらの樹脂を溶解した樹脂組成物を塗布し、乾燥させることにより形成した後、レーヨン、綿、ポリアミド、もしくはポリメチルメタクリレート等の布を巻き付けた金属ローラ等により所定の方向に摩擦するラビングを施すことにより形成されたものである。この他、配向膜３としては、ＳｉＯ₂等、もしくは有機材料等の斜方蒸着膜、有機シラン等の有機材料の垂直配向膜や垂直配向膜にラビングを施したもの等であってもよい。なお、延伸されたプラスチックシートのように自身が配向性を有するものである場合には、配向膜３の形成を省くことができ、また、散乱性のコレステリック層やネマチック層を得たい場合にも配向膜３の形成を省くことができ、配向性の無い基材上に製膜することができる。

液晶層４は、複数の領域に配置されたもので、各々の領域毎に異なる重合性液晶組成物の架橋硬化物で構成され、液晶規則性を有する架橋したものであり、好ましくは紫外線硬化性液晶組成物もしくは電子線硬化性液晶組成物等の電離放射線硬化性液晶組成物の架橋硬化物からなり、より好ましくは、低分子液晶の液晶規則性を保持したまま三次元的に架橋させたものであるが、高分子液晶を一旦結晶状態とした後、急冷することにより液晶規則性を持たせたものでもよく、これらが混在したものであってもよい。また、二種類以上の液晶層は、少なくとも二種類の液晶層が、互いに異なるものどうしであることが好ましい。

液晶層４を得るには、各々の種類の液晶層を形成するための必要な種類の電離放射線硬化性液晶組成物を準備し、まず、基板２上に、第１の電離放射線硬化性液晶組成物を適用し、適用された第１の電離放射線硬化性液晶組成物を加熱する等して配向させ、その後、紫外線もしくは電子線等の電離放射線をパターン状に照射して現像することにより、第１の液晶層を形成した後、用いる電離放射線硬化性液晶組成物を代え、かつ電離放射線をパターン状に照射する際のパターンを変更して、すでに形成された液晶層とは位置を変え、そのほかは第1の液晶層を形成するときと同様な過程を繰り返すことにより行なえばよい。

液晶層４を形成するための各種類の電離放射線硬化性液晶組成物としては、アクリレート基等の重合性官能基を有する重合性液晶モノマー、重合性液晶オリゴマー、もしくは重合性液晶ポリマーのいずれか一つのグループ、もしくは二以上のグループから選ばれた１一種類もしくは二種類以上の液晶化合物の組み合わせを含むものを用いることができ、液晶のタイプとしては、ネマティック液晶、コレステリック液晶、もしくはスメクチック液晶のいずれのタイプであってもよい。

ここで液晶分子の複屈折率Δｎと、液晶硬化物の層の膜厚によりリターデーションや選択反射の強度が決定されるため、Δｎは０．０３以上が好ましく、さらに好ましくは０．０５以上が好ましいものであり、下記の式（１）〜式（７）に挙げる化合物を例示することができる。

複屈折率Δｎの測定については、リターデーションと膜厚の測定より行なうことができ、リターデーションの測定は、自動複屈折計（王子計測機器（株）製、品番；「ＫＯＢＲＡ−２１シリーズ」）等の市販の装置を用いて行なうことが可能であり、測定光の波長は可視光域（３８０〜７８０ｎｍ）であることが好ましく、比視感度の最も大きい波長が５５０ｎｍ付近の光で測定することが特に好ましい。また膜厚測定については、触針式段差計（スローン（Ｓｌｏａｎ）社製、商品名「ＤＥＫＴＡＫ」）等の市販の装置を用いることが可能である。

電離放射線硬化性液晶組成物中には、上記のような液晶に加え、液晶の配向を大きく阻害させない範囲で光重合開始剤を添加することが好ましく、たとえば、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、または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。このような光重合開始剤は、重合性液晶材料１００（質量基準）に対し、０．０１〜１０％程度を配合することが好ましく、より好ましくは０．１〜７％、特に好ましくは０．５〜５％である。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できる。

本発明においては、液晶層４を構成する二種類以上の液晶層は、異なる重合性液晶組成物の架橋硬化物で構成された、好ましくは、二種類の液晶層が、複屈折率の異なるものであり、このような液晶層４は位相差層として利用するのに適している。一般的に、位相差の程度を表わすリターデーション量Ｒは、Ｒ＝（ｎ１−ｎ２）・ｄで表わすことができ、ここで、ｎ１は常光屈折率、ｎ２は異常光屈折率、ｄは液晶層の厚みであり、光学素子１が二種類以上の液晶層を有するとき、各々の液晶層の厚み（ｄ）を一定になるように形成したとしても、複屈折率（ｎ１−ｎ２）を異ならせることにより、所定の、例えば、各種類において同じリターデーション量を実現することができる。例えば、液晶層に入射する光が、液晶層の種類毎に異なる波長（もしくは波長帯域）のものである場合、液晶層の厚みおよび位相差を揃えたい場合には、複屈折率（ｎ１−ｎ２）を調整することにより、それらの実現を図ることができる。液晶層の複屈折率（ｎ１−ｎ２）を調整するには、複屈折率の大きい液晶材料と、複屈折率の小さい液晶材料とを所定の比で混合することにより、行なうことができる。また、本発明の光学素子１を、色毎に駆動する液晶の厚みの異なるマルチギャップタイプの液晶表示素子に適用する際には、光学素子１の液晶層４の厚みｄを領域毎に変える必要があるが、複屈折率（ｎ１−ｎ２）を異ならせることにより、所定のリターデーション量を実現することができる。

なお、二種類以上の液晶層で液晶層４を構成する場合、個々の液晶層の厚みは、例えば、電離放射線硬化性液晶組成物の塗布条件、および硬化時の収縮等によって決まり、現像の際に若干溶解することによる厚みの減少もあり得るので、本発明の光学素子１における液晶層４を構成する各液晶層の厚みが一定であるとは、種類毎の液晶層の厚み（平均値である。）のうち、最大のものを基準としたときに、その−１０％以内であればよいものとする。

本発明において、液晶層４はネマチック規則性を有するものであり得る。液晶層４がネマチック規則性を有するものである光学素子１は、各液晶層の面内に光軸を有する位相差板として利用することが可能なものである。液晶層４はまた、ネマティック液晶にカイラル剤を加えた、コレステリック規則性を有するカイラルネマティック液晶で構成してもよい。コレステリック液晶規則性を有する液晶層４を、液晶層の種類毎に選択反射波長帯域を持たせ、しかも、その中心波長を異ならせることにより、このような液晶層４は、反射型液晶表示装置の反射層として利用するのに適している。

なお、選択反射波長帯域の幅（最大波長から最小波長を引いたもの）は任意に設定し得るが、例えば、三種類の液晶層が、赤色光、緑色光、および青色光に対応するものである場合、それぞれの選択反射波長帯域の幅が同一であると、このような液晶層４を反射層として利用すると、ホワイトバランスが優れた表示が可能となる。なお、それぞれの選択反射波長帯域の幅が同一であるとは、製造上の問題も考慮し、最大のもの基準としたときに、その−１０％以内であれば同一であるとみなすものとする。

また、三種類の液晶層が、赤色光（R）、緑色光（G）、および青色光（B）に対応するものである場合、それぞれの選択反射波長帯域の幅Δλを、それぞれの色光に対応させて、Δλ（R）、Δλ（G）、およびΔλ（B）とすると、Δλ（G）が、Δλ（R）およびΔλ（B）のいずれよりも小さいことが好ましい。この場合、Δλ（R）およびΔλ（B）は、いずれか大きい方を基準に、小さいほうが、その−１０％以内であることがより好ましく、また、Δλ（G）は、Δλ（R）およびΔλ（B）のいずれか小さい方の−５％〜−２０％程度であることがより好ましい。

このように、Δλ（G）が、Δλ（R）およびΔλ（B）のいずれよりも小さい場合、このような液晶層４を反射層として利用すると、ホワイトバランスが優れた表示が可能となる。視感度係数の低い赤色光（Ｒ）および青色光（Ｂ）の輝度を相対的に向上させることができるからであり、設計上の複雑さも少ない。なお、それぞれの選択反射波長帯域の幅が同一であるとは、製造上の問題も考慮し、最大のもの基準としたときに、その−１０％以内であれば同一であるとみなすものとする。

ネマティック液晶に加えるカイラル剤としては、下記式（８）〜式（１１）に示すような化合物やキラルドーパント液晶（メルク社製の品番；「Ｓ−８１１」）等を用いることができる。なお、カイラル剤として重合性基を有するものを用いることが、得られる光学素子の耐熱性の観点からは好ましい。

以上の説明においては、液晶層４は光学素子１の厚み方向には１層のみであるが、２層以上の液晶層が厚み方向に積層されたものであってもよい。２層以上の液晶層が厚み方向に積層された場合、積層された各々の液晶層の光学特性が複合した特性を有する光学素子を提供することができ、例えば、異なる選択反射波長帯域を有する液晶層どうしが積層される結果、両者の選択反射波長帯域が重畳されて、１層の液晶層では実現しにくい任意の選択反射波長帯域を設定することができる。

青色用、緑色用、および赤色用の各色用の位相差層として、青色用としては、波長；４６０ｎｍの光に対するリターデーション値が１１５ｎｍのもの、緑色用としては、波長；５４０ｎｍの光に対するリターデーション値が１３５ｎｍのもの、および赤色用としては、波長；６４０ｎｍの光に対するリターデーション値が１５７．５ｎｍとなるよう、下記の組成の各塗布用組成物を準備した。
共通組成
・液晶（下記）………………………………………………………………………１００部
・光重合開始剤（下記）…………………………………………………………………５部
・重合禁止剤（下記）……………………………………………………………０．０１部
・界面活性剤（下記）………………………………………………………………０．１部
・溶媒（シクロヘキサノン）…………………………………………………… ２００部

上記共通組成のうち、液晶として、下記の式（１２）に示す化合物Ａおよび式（１３）に示す化合物Ｂを各色用毎に配合比を変えて用い、青色用においては、Ａ／Ｂ＝１／０、緑色用においては、Ａ／Ｂ＝３／１、および赤色用においてはＡ／Ｂ＝１／１の配合比とした。なお、組成中の部数および液晶の配合比は、いずれも質量基準であり、以降においても同様である。また、光重合開始剤としては、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（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製、商品名；「イルガキュア９０７」）を、重合禁止剤としては、ブチルヒドロキシトルエンを、また、界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤（住友スリーエム（株）製、商品名；「フローラッド１７１」をそれぞれ用いた。

基板としては、ガラス基板の片面にポリイミド樹脂の薄膜をラビングして形成した配向膜を有するものを準備し、この基板をスピンコーターにセットし、配向膜上に上記組成の青色用の塗布用組成物をスピンコーティングして塗膜を形成した後、真空乾燥機中で乾燥させて溶剤を除去し、除去後、表面温度が１３０℃のホットプレート上で、配向させた。配向は、そのままの状態、および偏光板を介した状態で観察することにより確認した。

配向後の塗膜に対し、超高圧水銀灯とフォトマスクを介して紫外線をパターン状に照射する露光を行ない、露光後、メチルエチルケトンを用いた現像により未露光部を除去した。現像後、さらに温度が２３０℃のクリーンオーブン中で、アニール処理を行ない、青色用の液晶パターンを形成した。

以上のスピンコーティング、乾燥、配向、露光、現像、およびアニール処理を、塗布用組成物を緑色用、および赤色用に代えて、さらに繰り返すことにより、青色用、緑色用、および赤色用の液晶パターンからなる位相差層を形成して位相差基板を得た。

得られた位相差基板の各色用液晶パターンのリターデーション値および厚みを測定したところ、リターデーション値については、青色用が１１６ｎｍ、緑色用が１３４ｎｍ、および赤色用が１５５ｎｍであり、予定したリターデーション値に極めて近く、また、厚みについては、青色用が０．９３ｎｍ、緑色用が０．９５ｎｍ、および赤色用が０．９５ｎｍであり、各色用液晶パターン間で差がごく少なかった。

比較例１
青色用、緑色用、および赤色用の各色用の位相差層として、青色用としては、波長；４６０ｎｍの光に対するリターデーション値が１１５ｎｍ、緑色用としては、波長；５４０ｎｍの光に対するリターデーション値が１３５ｎｍ、および赤色用としては、波長；６４０ｎｍの光に対するリターデーション値が１５７．５ｎｍとなるよう、液晶として式（１４）の化合物の１種類のみを配合した下記の組成の塗布用組成物のみを用い、塗布条件を変更して各位相差層の厚みを変えた以外は、実施例１におけるのと同様にして位相差基板を得た。
組成
・液晶（下記式（１４））…………………………………………………………１００部
・光重合開始剤（下記）…………………………………………………………………５部
・重合禁止剤………………………………………………………………………０．０１部
・界面活性剤…………………………………………………………………………０．１部
・溶媒（シクロヘキサノン）…………………………………………………… ２００部
上記組成のうち、光重合開始剤としては、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製、商品名；「イルガキュア６５１」）を用い、重合禁止剤および界面活性剤としては、実施例１におけるものと同じものを用いた。

得られた位相差基板の各色用液晶パターンの厚みを測定したところ、青色用が０．９２ｎｍ、緑色用が１．１３ｎｍ、および赤色用が１．３７ｎｍであり、青色用と赤色用とで０．４５ｎｍの大きな差が生じた。

青色用、緑色用、および赤色用の各色用の反射層形成用として、下記の組成の塗布用組成物を用いた以外は、実施例１におけるのと同様にして反射基板を得た。
組成
・液晶（下記）………………………………………………………………………１００部
・光重合開始剤（下記）…………………………………………………………………５部
・重合禁止剤………………………………………………………………………０．０１部
・界面活性剤…………………………………………………………………………０．１部
・溶媒（シクロヘキサノン）…………………………………………………… ２００部
上記共通組成のうち、液晶として、下記の式（１５）に示す化合物Ｃ、下記の式（１６）に示す化合物Ｄ、および式（１７）に示す化合物Ｅを各色用毎に配合比を変えて用い、青色用においてはＣ／Ｄ／Ｅ＝０／５．５／９４．５緑色用においては、Ｃ／Ｄ／Ｅ＝４５／４．５／５０．５、および赤色用においては、Ｃ／Ｄ／Ｅ＝７９／３／１８の配合比とした。なお、化合物Ｄはカイラル剤である。また、上記組成のうち、光重合開始剤としては、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）−ブタノン−１（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製、商品名；「イルガキュア３６９」）を用い、重合禁止剤および界面活性剤としては、実施例１におけるものと同じものを用いた。

得られた反射基板の各色用液晶パターンについて、透過率の波長依存性を求めたところ、「図２」のグラフに示すように、選択反射波長帯域の幅（波長の範囲）がいずれもほぼ等しいものであった。

青色用、緑色用、および赤色用の各色用の反射層形成用として、実施例２におけるものと成分が同じであり、ただし、化合物Ｃ、化合物Ｄ、および化合物Ｅの配合比を変えた塗布用組成物を用いた以外は、実施例１におけるのと同様にして反射基板を得た。実施例３における反射層形成用の塗布用組成物中、青色用においては、Ｃ／Ｄ／Ｅ＝０／５．５／９４．５、緑色用においては、Ｃ／Ｄ／Ｅ＝９５．５／４．５／０、および赤色用においてはＣ／Ｄ／Ｅ＝７９／３／１８の配合比とした。

得られた反射基板の各色用液晶パターンについて、透過率の波長依存性を求めたところ、「図３」のグラフに示すように、選択反射波長帯域の幅（波長の範囲）が、両側の赤色用および青色用ではほぼ等しく、緑色用では、赤色用および青色用にくらべて３０％程度狭いものであった。

比較例２
青色用、緑色用、および赤色用の各色用の反射層形成用として、実施例２におけるものと同じ組成であり、ただし、液晶としては、化合物Ｃおよび化合物Ｄのみ用い、化合物Ｃおよび化合物Ｄの配合比を変えた塗布用組成物を用いた以外は、実施例１におけるのと同様にして反射基板を得た。比較例２における反射層形成用の塗布用組成物中、青色用においては、Ｃ／Ｄ＝９４．５／５．５、緑色用においては、Ｃ／Ｄ＝９５．５／４．５、および赤色用においてはＣ／Ｄ＝９７／３の配合比とした。

得られた反射基板の各色用液晶パターンについて、透過率の波長依存性を求めたところ、「図４」のグラフに示すように、選択反射波長帯域の幅（波長の範囲）が、赤色用が最も広いものであり、以下、緑色用および青色用の順で狭くなるものであった。

本発明の光学素子の積層構造を示す図である。実施例２で得られた光学素子の「透過率〜波長」曲線を示すグラフである。実施例３で得られた光学素子の「透過率〜波長」曲線を示すグラフである。比較例２で得られた光学素子の「透過率〜波長」曲線を示すグラフである。

符号の説明

１……光学素子
２……基板
３……配向膜
４……液晶層
５……カラーフィルタ層
６……ブラックマトリックス

Claims

基板上の複数の領域に液晶規則性を有する架橋した液晶層が配置され、前記液晶層は、前記領域毎に異なる重合性液晶組成物の架橋硬化物で構成されており、前記基板上に、カラーフィルタ層が積層され、前記重合性液晶組成物は、複屈折率の異なる二種類以上の液晶材料を積層又は配合してなることを特徴とする光学素子。
前記液晶層の領域毎の厚みおよび複屈折率は、前記領域毎に対応して入射される互いに異なる波長帯域の中心波長の光に対して、同じ位相差を与えるよう調整されたものであることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
前記液晶層の領域毎の厚みが、実質的に等しいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学素子。
前記液晶層の領域毎の厚みが、異なることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学素子。
前記重合性液晶組成物は、ネマチック規則性を有するものであることを特徴とする請求項１〜請求項４いずれか記載の光学素子。
前記各液晶層はコレステリック規則性を有するものであり、領域毎に中心波長が異なる選択反射帯域を有していることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
領域毎の前記選択反射波長帯域の幅が、実質的に等しいことを特徴とする請求項６記載の光学素子。
前記選択反射帯域の各々が赤色光、緑色光、および青色光の各々に対応したものであり、青色光の選択反射帯域の幅Δλ（G）が、赤色光の選択反射帯域の幅Δλ（R）、および青色光の選択反射帯域の幅Δλ（Ｂ）よりも小さいことを特徴とする請求項６記載の光学素子。
基板上の複数の領域の各々に、液晶規則性を有する架橋した複数の液晶層が積層されて配置され、前記の複数の液晶層は、前記領域毎に異なる重合性液晶組成物の架橋硬化物で構成されており、前記基板上に、カラーフィルタ層が積層され、前記重合性液晶組成物は、複屈折率の異なる二種類以上の液晶材料を積層又は配合してなることを特徴とする光学素子。