光学素子の製造方法及び光学素子
【課題】 液晶層の光学特性を損なうことなく且つ液晶層の表面保護機能を具備するように製造することが可能な光学素子の製造方法等を提供する。
【解決手段】 本発明に係る光学素子１０の製造方法は、基材１上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層２を形成するステップと、等方性樹脂層２上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成するステップと、基材１を等方性樹脂層２から剥離除去するステップとを含むことを特徴とする。
【解決手段】 本発明に係る光学素子１０の製造方法は、基材１上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層２を形成するステップと、等方性樹脂層２上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成するステップと、基材１を等方性樹脂層２から剥離除去するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に好適に用いられる位相差板等の光学素子の製造方法及び光学素子に関し、特に、重合性液晶又は液晶ポリマーを用いた液晶層を具備する光学素子について、液晶層の光学特性を損なうことなく且つ液晶層の表面保護機能を具備するように製造することが可能な方法及びこの製造方法を用いて製造し得る光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示装置用として、重合性液晶又は液晶ポリマーを用いた液晶層を具備する位相差板が広く用いられている。この位相差板は、フィルムを延伸することによって得られる位相差板に比べて厚みを薄くできることから、液晶表示装置の薄型化に寄与するものである。
【０００３】
前記液晶層は、配向処理した基材上に製膜して作製されるのが一般的である。ここで、液晶層の支持体として用いられる前記基材が、位相差を有する（非等方性）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の汎用の樹脂製である場合、そのままでは液晶表示装置に用いることができない。そこで、位相差を有さない（等方性）トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）やノルボルネン系樹脂等からなる他の光学フィルムに液晶層を接着させ、基材を液晶層から剥離して、液晶層を光学フィルムに転写することにより、液晶層と光学フィルムとが積層された位相差板を作製している。また、液晶層の強度によっては、上記のような剥離転写が行えない場合もあるため、前記光学フィルム上に液晶層を直接製膜して位相差板を作製することもある。
【０００４】
ここで、上記のような基材或いは光学フィルム（以下、これらを総称して基材フィルムという）に液晶層を製膜する場合、基材フィルム表面の微小な凹凸や傷が液晶の配向特性に悪影響を与える場合が多いという問題がある。液晶の配向の乱れは位相差板の光学特性（例えば均一性）の劣化に通じ、商品価値が得られなくなるため、回避することが必要である。より具体的に説明すれば、従来の位相差板に用いられている一般的な基材フィルムは、長尺の基材フィルムをロールに巻回した状態から引き出して使用されている。この際、ロールに巻回した状態で基材フィルムにブロッキング（基材フィルム同士が光学的に界面を有さずに密着する現象）が生じることを回避するため、基材フィルムにタルクのような滑剤を混合し、これにより基材フィルム表面に微小な凹凸を生じさせている。このような要因で生じる基材フィルム表面の微小な凹凸等により、製膜される液晶が弾かれ、均一な配向状態が得られないという問題があった。
【０００５】
また、液晶は一般的に光学特性を最も重視して設計される分子であるため、その機械的特性は汎用の樹脂に比べて強固で無い場合が多い。このため、液晶層の表面を保護する表面保護層を具備しない位相差板には、搬送時のロールによる接触傷や、折り曲げによる割れ等の欠陥が生じる場合があるという問題があった。さらに、液晶層は、一般的に数μｍ以下の厚みしかないため、液晶層単独でのハンドリングは困難であった。
【０００６】
上記の問題点は、位相差板に限らず、重合性液晶又は液晶ポリマーを用いた液晶層を具備する各種光学素子に共通する問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、重合性液晶又は液晶ポリマーを用いた液晶層を具備する光学素子について、液晶層の光学特性を損なうことなく且つ液晶層の表面保護機能を具備するように製造することが可能な方法及びこの製造方法を用いて製造し得る光学素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するべく、本発明は、基材上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層を形成するステップと、前記等方性樹脂層上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層を形成するステップと、前記基材を前記等方性樹脂層から剥離除去するステップとを含むことを特徴とする光学素子の製造方法を提供するものである。
【０００９】
斯かる発明によれば、基材上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層を形成し、この等方性樹脂層上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層を形成する構成であるため、従来のようにロールに巻回した状態から引き出した基材フィルムに液晶層を製膜する場合と異なり、等方性樹脂層のブロッキングを考慮する必要が無く（従って、等方性樹脂層に滑剤を混合して微小な凹凸を生じさせる必要が無く）、平滑な等方性樹脂層表面に液晶層を形成することが可能である。これにより、等方性樹脂層上で液晶が弾かれることもなく、均一な配向状態を得ることが可能である。また、液晶層を形成した後、基材を等方性樹脂層から剥離除去する構成であるため、たとえ基材として汎用の非等方性基材を用いたとしても、基材を剥離除去した後に得られる光学素子（等方性樹脂層と液晶層の積層体）は、液晶層の配向状態等に応じた設計通りの光学特性（位相差等）を得ることが可能である。さらに、本発明によって製造された光学素子は、液晶層表面が等方性樹脂層で覆われることになるため、この等方性樹脂層が液晶層の表面保護機能を奏することになる他、等方性樹脂層と液晶層とが積層された一体品として容易にハンドリング可能である。以上のように、本発明に係る製造方法によれば、液晶層の光学特性を損なうことなく且つ液晶層の表面保護機能を具備するように光学素子を製造することが可能である。
【００１０】
また、前記課題を解決するべく、本発明は、基材上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層を形成するステップと、前記等方性樹脂層上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層を形成するステップと、前記液晶層上に光学フィルムを積層するステップと、前記基材を前記等方性樹脂層から剥離除去するステップとを含むことを特徴とする光学素子の製造方法としても提供される。
【００１１】
斯かる発明によれば、等方性樹脂層上に液晶層を形成し、さらに液晶層上に光学フィルムを積層した後に基材を剥離除去する構成であるため、液晶層の両面が等方性樹脂層及び光学フィルムでそれぞれ覆われることになり、液晶層の表面保護機能をより一層高めることが可能である。なお、前記光学フイルムとしては、単なる中間部材としての表面保護フィルムではなく、位相差フィルムや偏光フィルム等、本発明によって製造される光学素子（等方性樹脂層と液晶層と光学フィルムの積層体）の光学特性を決定付ける役割を担う各種フィルムが好適に用いられる。
【００１２】
液晶層の表面保護機能と、液晶層の支持体としての機械的強度を保持するため、好ましくは、前記等方性樹脂層の厚みは、０．１〜１００μｍとされ、より好ましくは１〜５０μｍとされる。
【００１３】
また、液晶層の表面保護機能を保持すると共に、等方性樹脂層自体の傷の発生を防止するため、好ましくは、前記等方性樹脂層の表面硬度は、鉛筆硬度でＨ以上とされ、より好ましくは２Ｈ以上とされる。なお、本発明における鉛筆硬度は、ＪＩＳ Ｋ５４００に依る鉛筆硬度試験によって測定した鉛筆硬度を意味する。
【００１４】
好ましくは、前記等方性樹脂層は２層以上形成される。
【００１５】
斯かる好ましい構成によれば、例えば、最外面の（液晶層から最も離間した）等方性樹脂層に対して、前述した鉛筆硬度Ｈ以上の表面硬度を付与する一方、他の等方性樹脂層に対して、可撓性や応力緩和機能を付与したり、液晶配向特性を付与することができ、より一層機械的特性に優れた光学素子を製造することが可能である。
【００１６】
以上に説明した製造方法を用いれば、例えば、光透過性の等方性樹脂層と、前記等方性樹脂層上に垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーによって形成された液晶層とを備えることを特徴とする光学素子を製造することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、液晶層の光学特性を損なうことなく且つ液晶層の表面保護機能を具備するように光学素子を製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る光学素子１０は、図１（ａ）〜（ｅ）の工程を順次経て作製される。すなわち、まず最初に、図１（ａ）に示す基材１上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層２を形成する（図１（ｂ））。次に、等方性樹脂層２上に配向膜３を形成する（図１（ｃ））。次に、配向膜３上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成する（図１（ｄ））。最後に、基材１を等方性樹脂層２から剥離除去し、これにより等方性樹脂層２、配向膜３及び液晶層４の積層体からなる光学素子１０が作製される。
【００２０】
基材１の材料は、等方性樹脂層２と剥離し得る性状を有する限りにおいて、特に限定されるものではなく、汎用の非等方性基材を用いることも可能である。例えば、基材１の材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ナイロン、塩化ビニル、メラミン、エポキシ、ノルボルネン系樹脂等を例示することができる。これらの樹脂の内、コストや品質の点から、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）の何れかを用いるのが好ましく、例えば、市販されている東レ製トレファン（ＰＰ）や、日本ポリエチレン製ノバテック（ＰＥ）等を好適に用いることができる。
【００２１】
また、等方性樹脂層２からの剥離性を改善するために、基材１に離型処理を施しても良い。離型剤としては、例えば、フッ素系カップリング剤、シリコン系カップリング剤、界面活性剤等を好適に用いることができる。また、離型処理を施した基材としては、例えば、オクタデシルシランで処理したフィルムや、市販品では帝人デュポンフィルム製のビューレックス、三菱化学ポリエステルフィルム製のダイヤホイル、東レフィルム加工製セラピール等を好適に用いることができる。
【００２２】
等方性樹脂層２を形成する等方性樹脂は、等方性を有し且つ光透過性を有する限りにおいて、その種類は特に限定されるものではないが、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等を好適に用いることができる。
【００２３】
等方性樹脂層２の厚みは、特に限定されるものではないが、液晶層４の表面保護機能と、液晶層４の支持体としての機械的強度を保持するため、０．１〜１００μｍとするのが好ましい。より好ましくは１〜５０μｍとされる。また、等方性樹脂層２の表面硬度は、液晶層４の表面保護機能を保持すると共に、等方性樹脂層２自体の傷の発生を防止するため、鉛筆硬度（ＪＩＳ Ｋ５４００）でＨ以上とするのが好ましい。より好ましくは２Ｈ以上とされる。
【００２４】
配向膜３を形成する材料は、特に限定されるものではないが、ポリイミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等を好適に用いることができる。なお、光学素子１０を使用する際に、配向膜３及び等方性樹脂層２を一体品として残しておく場合には、等方性樹脂層２と配向膜３との間、及び、配向膜３と液晶層４との間の密着力を十分に高めておくことが好ましい。これら層間の密着力を高めるには、後述する配向膜を用いない第２実施形態において等方性樹脂層２及び液晶層４を形成する各材料にカップリング剤等を配合して両層間の密着力を高める場合と同様に、等方性樹脂層２、配向膜３及び液晶層４を形成する各材料にカップリング剤等を配合すればよい。
【００２５】
液晶層４を形成する重合性液晶又は液晶ポリマーは、特に限定されるものではないが、例えば、ＢＡＳＦ製ＬＣ２４２のような重合性液晶等が好適に用いられる。
【００２６】
以上に説明した本実施形態に係る光学素子１０の製造方法によれば、従来のようにロールに巻回した状態から引き出した基材フィルムに液晶層を製膜する場合と異なり、等方性樹脂層２のブロッキングを考慮する必要が無く、平滑な等方性樹脂層２表面に（本実施形態では配向膜３を介して）液晶層４を形成することが可能である。これにより、等方性樹脂層２上（本実施形態では配向膜３上）で液晶が弾かれることもなく、均一な配向状態を得ることが可能である。また、たとえ基材１として汎用の非等方性基材を用いたとしても、基材１を剥離除去した後に得られる光学素子１０は、液晶層４の配向状態等に応じた設計通りの光学特性（位相差等）を得ることが可能である。さらに、光学素子１０は、液晶層４表面が等方性樹脂層２で覆われることになるため、この等方性樹脂層２が液晶層４の表面保護機能を奏することになる他、等方性樹脂層２と液晶層４とが積層された一体品として容易にハンドリング可能である。なお、従来のように液晶層の表面を保護するために、表面保護フィルムを粘着材を用いて液晶層表面に貼り付ける場合、粘着材による液晶層表面の汚染が問題となるが、本実施形態に係る光学素子１０にはこのような問題が生じない。
【００２７】
なお、光学素子１０を使用する際には、等方性樹脂層２及び配向膜３を一体品として積層体に残しておいても良いし、他の光学部材と貼り合わせる直前に剥離除去しても良い。一体品として残しておく場合には、前述のように、等方性樹脂層２と配向膜３との間、及び、配向膜３と液晶層４との間の密着力を十分に高めておくことが好ましい。一方、他の光学部材と貼り合わせる直前に剥離除去する場合には、上記層間の密着力は、基材１と等方性樹脂２との間の密着力よりも大きければ十分である。
【００２８】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る光学素子１０Ａは、図２（ａ）〜（ｄ）の工程を順次経て作製され、配向膜を形成することなく等方性樹脂層２上に液晶層４を直接形成する点が第１実施形態と異なる。すなわち、まず最初に、図２（ａ）に示す基材１上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層２を形成する（図２（ｂ））。次に、等方性樹脂層２上に垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成する（図２（ｃ））。最後に、基材１を等方性樹脂層２から剥離除去し、これにより等方性樹脂層２及び液晶層４の積層体からなる光学素子１０Ａが作製される。
【００２９】
以下、基材１の材料、等方性樹脂層２の好ましい厚みや表面硬度など、第１実施形態と同様の内容については具体的な説明を省略し、主として第１実施形態と相違する点を説明する。
【００３０】
本実施形態においては、前述のように、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成している。ここで、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーとは、長軸方向に屈折率が大きいネマチック液晶又はスメクティックネマチック液晶であって、長軸が基材面に垂直に配向するものをいう。このような垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーとしては、垂直配向性を有する限りにおいて特に限定されるものではないが、例えば、メルク製垂直配向性ＲＭＳ０５−０１５液晶を用いることができる。そして、等方性樹脂層２を形成する等方性樹脂の種類を適宜選択すれば、第１実施形態のように配向膜を形成することなく、等方性樹脂層２上に液晶層４を直接形成することが可能である。
【００３１】
なお、重合性液晶又は液晶ポリマーの垂直配向性を向上させるには、等方性樹脂層２を形成する等方性樹脂にレベリング剤を添加し、表面エネルギーを調整することが好ましい。レベリング剤としては、アクリル系、シリコン系、ビニル系、フッ素系等の添加物が好適に用いられる。市販品では、例えば、大日本インキ製メガファックや、ビックケミジャパン製ＢＹＫ等を用いることができる。
【００３２】
光学素子１０Ａを使用する際に、等方性樹脂層２を一体品として残しておく場合には、等方性樹脂層２と液晶層４との間の密着力を十分に高めておくことが好ましい。この層間の密着力を高めるには、等方性樹脂層２及び液晶層４を形成する各材料にカップリング剤等を配合すればよい。例えば、等方性樹脂層２を形成する等方性樹脂にカップリング剤を配合する一方、液晶層４を形成する重合性液晶又は液晶ポリマーに前記カップリング剤と選択的に重合する官能基を有するカップリング剤（化合物）を配合すればよい。カップリング剤としては、例えば、アクリロキシ基やメタクリロキシ基、エポキシ基、アミノ基、ビニル基、メルカプト基、イソシアネート基等を有するシランカップリング剤を用いることができる。市販品としては、例えば、信越化学製ＫＡ、ＫＢＭ、ＫＢＥシリーズ等のシラン系や、昭和電工製カレンズＡＯＩ、ＭＯＩやアクリルアミドのようなアミド系を用いることができる。
【００３３】
具体的には、例えば、等方性樹脂に信越化学製ＫＢＭ１００３（ビニルトリメトキシシラン）を添加して等方性樹脂層２を形成し、重合性液晶又は液晶ポリマーにアクリルアミドを添加して等方性樹脂層２上に液晶層４を形成した後、これら積層体に熱硬化処理を施せば、熱によるカップリング剤の反応促進により両層間の密着力を向上させることが可能である。
【００３４】
以上に説明した本実施形態に係る光学素子１０Ａの製造方法によっても、前述した第１実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、光学素子１０Ａを使用する際には、等方性樹脂層２を一体品として積層体に残しておいても良いし、他の光学部材と貼り合わせる直前に或いは貼り合わせ後に剥離除去しても良い。一体品として残しておく場合には、前述のように、等方性樹脂層２と液晶層４との間の密着力を十分に高めておくことが好ましい。一方、他の光学部材と貼り合わせる直前に或いは貼り合わせ後に剥離除去する場合には、上記等方性樹脂層２と液晶層４との間の密着力は、基材１と等方性樹脂２との間の密着力よりも大きければ十分である。
【００３５】
＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。図３に示すように、本実施形態に係る光学素子１０Ｂは、図３（ａ）〜（ｆ）の工程を順次経て作製され、液晶層４を形成した後、さらに液晶層４上に光学フィルム５を積層する点が第１実施形態と異なる。すなわち、まず最初に、図３（ａ）に示す基材１上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層２を形成する（図３（ｂ））。次に、等方性樹脂層２上に配向膜３を形成する（図３（ｃ））。次に、配向膜３上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成する（図３（ｄ））。そして、液晶層４上に光学フィルム５を積層する（図３（ｅ））。最後に、基材１を等方性樹脂層２から剥離除去し、これにより等方性樹脂層２、配向膜３、液晶層４及び光学フィルム５の積層体からなる光学素子１０Ｂが作製される。
【００３６】
光学フィルム５としては、単なる中間部材としての表面保護フィルムではなく、位相差フィルムや偏光フィルム等、本実施形態に係る方法よって製造される光学素子１０Ｂの光学特性を決定付ける役割を担う各種フィルムが好適に用いられる。光学フィルム５と液晶層４とは、例えば、接着材又は粘着材を介在させて積層され、これにより両者は一体化されることになる。
【００３７】
なお、上記以外の内容については、第１実施形態と同様であるため、その具体的な説明は省略する。また、第２実施形態と同様に、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーを用いることにより、配向膜を形成することなく、等方性樹脂層２上に液晶層４を直接形成することも可能である。
【００３８】
以上に説明した本実施形態に係る光学素子１０Ｂの製造方法によっても、前述した第１実施形態と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施形態に係る製造方法によれば、等方性樹脂層２上に液晶層４を形成し、さらに液晶層４上に光学フィルム５を積層した後に基材１を剥離除去する構成であるため、液晶層４の両面が等方性樹脂層２及び光学フィルム５でそれぞれ覆われることになり、液晶層４の表面保護機能をより一層高めることが可能である。
【００３９】
＜第４実施形態＞
図４は、本発明の第４実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。図４に示すように、本実施形態に係る光学素子１０Ｃは、図４（ａ）〜（ｅ）の工程を順次経て作製され、等方性樹脂層を２層以上（本実施形態では第１等方性樹脂層２ａ及び第２等方性樹脂層２ｂの２層）形成する点が第２実施形態と異なる。すなわち、まず最初に、図４（ａ）に示す基材１上に光透過性の等方性樹脂を塗布して第１等方性樹脂層２ａを形成する（図４（ｂ））。次に、第１等方性樹脂層２ａ上にさらに光透過性の等方性樹脂を塗布して第２等方性樹脂層２ｂを形成する（図４（ｃ））。次に、第２等方性樹脂層２ｂ上に垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成する（図４（ｄ））。最後に、基材１を第１等方性樹脂層２ａから剥離除去し、これにより第１等方性樹脂層２ａ、第２等方性樹脂層２ｂ及び液晶層４の積層体からなる光学素子１０Ｃが作製される。
【００４０】
なお、上記以外の内容については、第２実施形態と同様であるため、その具体的な説明は省略する。また、第１実施形態と同様に、第２等方性樹脂層２ｂ上に配向膜を形成し、この配向膜上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成することも可能である。さらに、第３実施形態と同様に、液晶層４上に光学フィルム５を積層することも可能である。
【００４１】
以上に説明した本実施形態に係る光学素子１０Ｂの製造方法によっても、前述した第１実施形態と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施形態に係る製造方法によれば、例えば、第１等方性樹脂層２ａに対して、前述した鉛筆硬度Ｈ以上の表面硬度を付与する一方、第２等方性樹脂層２ｂに対して、可撓性や応力緩和機能を付与したり、液晶配向特性を付与することができ、より一層機械的特性に優れた光学素子１０Ｃを製造することが可能である。
【００４２】
以下、実施例及び比較例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。
【００４３】
＜実施例１＞（図２に示す光学素子の製造工程に対応）
基材１として、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム（東レ製トレファン２５００Ｓ、厚み４０μｍ）を用いた。光透過性の等方性樹脂としてのＤＩＣ製ユニディック１７−８１３ウレタンアクリレート（２０重量％トルエン溶液）に、チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を３重量％混合し、この混合物をワイヤーバー＃７によって基材１上に塗布した後、１００℃で２分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み６μｍの硬化膜からなる等方性樹脂層２を形成した。
【００４４】
次に、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーとしてのメルク製垂直配向性ＲＭＳ０５−０１５液晶（２５重量％キシレン溶液）を、ワイヤーバー＃３によって等方性樹脂層２上に塗布した後、５分間風乾させ、さらに９０℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１μｍの硬化膜からなる液晶層４を形成した。液晶層４の厚み方向の位相差値Ｒｔｈは、約１３０ｎｍであった。
【００４５】
上記液晶層４を日東電工製ＮＯ．７粘着剤によってガラス基板に貼り合わせた後、基材１を剥離除去し、液晶層４を前記ガラス基板に転写した。以上の工程によって作製された光学素子１０Ａは、液晶層４において液晶が弾かれることなく均一な配向状態が得られた。また、等方性樹脂層２の表面硬度は２Ｈ以上の鉛筆硬度であった。
【００４６】
＜実施例２＞（図３に示す光学素子の製造工程に対応）
基材１として、東レフィルム加工製セラピールＨＰ１０（重剥離グレード、厚み３８μｍ）を用いた。光透過性の等方性樹脂としてのＪＳＲ製Ｚ７５０１（２０重量％メチルエーテルケトン溶液）をワイヤーバー＃７によって基材１の離型処理面に塗布した後、１００℃で２分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約６μｍの硬化膜からなる等方性樹脂層２を形成した。
【００４７】
次に、クラレ製ポリビニルアルコール樹脂ＰＶＡ２２４（１重量％水溶液）をワイヤーバー＃４によって等方性樹脂層２上に塗布し、乾燥させて配向膜３を形成した。この配向膜３を、吉川加工製ラビング布ＹＡ−２０−Ｒ（レーヨン）によって、３０度傾斜した方向に５回ラビングした。
【００４８】
次に、重合性液晶又は液晶ポリマーとしてのＢＡＳＦ製重合性液晶ＬＣ２４２（チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を５重量％、レベリング剤としてのビックケミジャパン製ＢＹＫ３９１を０．０１重量％含む）の２０重量％トルエン溶液を、ワイヤーバー＃５によって配向膜３上に塗布した後、乾燥させ、さらに９０℃で２分間加熱処理した。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１μｍの硬化膜からなる液晶層４を形成した。
【００４９】
次に、上記液晶層４の表面をコロナ処理した後、三井武田ケミカル製イソシアネート（タケネート６３１Ｎ、２０重量％酢酸エチル溶液）をワイヤーバー＃１２によって液晶層４上に塗布し、８０℃で２分間乾燥させた。そして、光学フィルム（位相差板）５としての日東電工製ＮＲＦ２７０（ポリカーボネート）に貼り合わせ、さらに８０℃で２分間乾燥させた。そして、基材１を剥離除去し、光学素子１０Ｂを作製した。以上の工程によって作製された光学素子１０Ｂは、液晶層４において液晶が弾かれることなく均一な配向状態が得られた。また、等方性樹脂層２の表面硬度はＨ以上の鉛筆硬度であった。
【００５０】
なお、光学素子１０Ｂの等方性樹脂層２に日東電工製ＮＯ．３１Ｂ粘着テープを貼り合わせ、当該粘着テープを引っ張ることで等方性樹脂層２を剥離除去し、さらに６０℃の温水によって液晶層４の下面に残存する配向膜３を洗浄除去することにより、２層（液晶層４及び光学フィルム５）異軸の積層位相差板を作製することができた。
【００５１】
＜実施例３＞（図２に示す光学素子の製造工程に対応）
基材１として、東レフィルム加工製セラピールＨＰ１０（重剥離グレード、厚み３８μｍ）を用いた。光透過性の等方性樹脂としてのＤＩＣ製ユニディック１７−８１３ウレタンアクリレート（２０重量％トルエン溶液）に、チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を３重量％、信越化学製シランカップリング剤ＫＢＭ１００３を２重量％混合し、この混合物をワイヤーバー＃７によって基材１上に塗布した後、１００℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み６μｍの硬化膜からなる等方性樹脂層２を形成した。
【００５２】
次に、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーとしてのメルク製垂直配向性ＲＭＳ０５−０１５液晶（２５重量％キシレン溶液）に、昭和電工製カレンズＭＯＩを２重量％添加したものを、ワイヤーバー＃３によって等方性樹脂層２上に塗布した後、５分間風乾させ、さらに９０℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１μｍの硬化膜からなる液晶層４を形成した。液晶層４の厚み方向の位相差値Ｒｔｈは、約１３０ｎｍであった。
【００５３】
そして、液晶層４に１３０℃で２分間の熱硬化処理を施すことにより、等方性樹脂層２と液晶層４との間の密着力を向上させた。上記液晶層４を日東電工製ＮＯ．７粘着剤によってガラス基板に貼り合わせた後、基材１を剥離除去し、液晶層４を前記ガラス基板に転写した。以上の工程によって作製された光学素子１０Ａは、液晶層４において液晶が弾かれることなく均一な配向状態が得られた。また、等方性樹脂層２の表面硬度は２Ｈ以上の鉛筆硬度であった。さらに、等方性樹脂層２と液晶層４との間の密着力が高いため、実施例１に比べて基材１を容易に剥離除去することが可能であった。
【００５４】
＜実施例４＞（図４に示す光学素子の製造工程に対応）
基材１として、東レフィルム加工製セラピールＨＰ１０（重剥離グレード、厚み３８μｍ）を用いた。光透過性の等方性樹脂としてのＤＩＣ製ユニディック１７−８１３ウレタンアクリレート（２０重量％トルエン溶液）に、チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を３重量％混合し、この混合物をワイヤーバー＃３によって基材１上に塗布した後、１００℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約２μｍの硬化膜からなる第１等方性樹脂層２ａを形成した。
【００５５】
次に、光透過性の等方性樹脂としてのＤＩＣ製ユニディックＶ４２００ウレタンアクリレート（２０重量％トルエン溶液）に、チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を３重量％混合し、この混合物をワイヤーバー＃２０によって第１等方性樹脂層２ａ上に塗布した後、９０℃で３分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１８μｍ（第１、第２等方性樹脂層の総合厚み約２０μｍ）の硬化膜からなる第２等方性樹脂層２ｂを形成した。
【００５６】
さらに、光透過性の等方性樹脂としてのＤＩＣ製ユニディック１７−８１３ウレタンアクリレート（２０重量％トルエン溶液）に、チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を３重量％混合し、この混合物をワイヤーバー＃３によって第２等方性樹脂層２ｂ上に塗布した後、１００℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約２μｍ（第１〜第３等方性樹脂層の総合厚み約２２μｍ）の硬化膜からなる第３等方性樹脂層（図４には図示せず）を形成した。
【００５７】
以上のようにして形成した等方性樹脂層（第１〜第３等方性樹脂層の積層体）は、厚み方向に対象型となっており、カール等が生じることもなく、均一なコート層であった。
【００５８】
次に、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーとしてのメルク製垂直配向性ＲＭＳ０５−０１５液晶（２５重量％キシレン溶液）を、ワイヤーバー＃３によって第３等方性樹脂層上に塗布した後、５分間風乾させ、さらに９０℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１μｍの硬化膜からなる液晶層４を形成した。液晶層４の厚み方向の位相差値Ｒｔｈは、約１３０ｎｍであった。
【００５９】
そして、基材１を剥離除去し、光学素子１０Ｃを作製した。以上の工程によって作製された光学素子１０Ｃは、液晶層４において液晶が弾かれることなく均一な配向状態が得られた。また、第１等方性樹脂層２ａの表面硬度は２Ｈ以上の鉛筆硬度であった。
【００６０】
＜比較例＞
基材としての東レフィルム加工製ＰＥＴフィルム（ルミラーＴ６００）を、吉川加工製ラビング布ＹＡ−２０−Ｒ（レーヨン）によって、３０度傾斜した方向に５回ラビングした。
【００６１】
次に、ＢＡＳＦ製重合性液晶ＬＣ２４２（チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を５重量％、レベリング剤としてのビックケミジャパン製ＢＹＫ３９１を０．０１重量％含む）の２０重量％トルエン溶液を、ワイヤーバー＃５によって前記基材上に塗布した後、乾燥させ、さらに９０℃で２分間加熱処理した。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１μｍの硬化膜からなる液晶層を形成した。
【００６２】
以上の工程によって形成された液晶層の表面硬度はＢ相当の鉛筆硬度であった。また、基材表面の微小な凹凸等により、液晶層において液晶が弾かれ、均一な配向状態が得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。
【図４】図４は、本発明の第４実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・基材
２・・・等方性樹脂層
２ａ・・・第１等方性樹脂層
２ｂ・・・第２等方性樹脂層
３・・・配向膜
４・・・液晶層
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ・・・光学素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に好適に用いられる位相差板等の光学素子の製造方法及び光学素子に関し、特に、重合性液晶又は液晶ポリマーを用いた液晶層を具備する光学素子について、液晶層の光学特性を損なうことなく且つ液晶層の表面保護機能を具備するように製造することが可能な方法及びこの製造方法を用いて製造し得る光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示装置用として、重合性液晶又は液晶ポリマーを用いた液晶層を具備する位相差板が広く用いられている。この位相差板は、フィルムを延伸することによって得られる位相差板に比べて厚みを薄くできることから、液晶表示装置の薄型化に寄与するものである。
【０００３】
前記液晶層は、配向処理した基材上に製膜して作製されるのが一般的である。ここで、液晶層の支持体として用いられる前記基材が、位相差を有する（非等方性）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の汎用の樹脂製である場合、そのままでは液晶表示装置に用いることができない。そこで、位相差を有さない（等方性）トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）やノルボルネン系樹脂等からなる他の光学フィルムに液晶層を接着させ、基材を液晶層から剥離して、液晶層を光学フィルムに転写することにより、液晶層と光学フィルムとが積層された位相差板を作製している。また、液晶層の強度によっては、上記のような剥離転写が行えない場合もあるため、前記光学フィルム上に液晶層を直接製膜して位相差板を作製することもある。
【０００４】
ここで、上記のような基材或いは光学フィルム（以下、これらを総称して基材フィルムという）に液晶層を製膜する場合、基材フィルム表面の微小な凹凸や傷が液晶の配向特性に悪影響を与える場合が多いという問題がある。液晶の配向の乱れは位相差板の光学特性（例えば均一性）の劣化に通じ、商品価値が得られなくなるため、回避することが必要である。より具体的に説明すれば、従来の位相差板に用いられている一般的な基材フィルムは、長尺の基材フィルムをロールに巻回した状態から引き出して使用されている。この際、ロールに巻回した状態で基材フィルムにブロッキング（基材フィルム同士が光学的に界面を有さずに密着する現象）が生じることを回避するため、基材フィルムにタルクのような滑剤を混合し、これにより基材フィルム表面に微小な凹凸を生じさせている。このような要因で生じる基材フィルム表面の微小な凹凸等により、製膜される液晶が弾かれ、均一な配向状態が得られないという問題があった。
【０００５】
また、液晶は一般的に光学特性を最も重視して設計される分子であるため、その機械的特性は汎用の樹脂に比べて強固で無い場合が多い。このため、液晶層の表面を保護する表面保護層を具備しない位相差板には、搬送時のロールによる接触傷や、折り曲げによる割れ等の欠陥が生じる場合があるという問題があった。さらに、液晶層は、一般的に数μｍ以下の厚みしかないため、液晶層単独でのハンドリングは困難であった。
【０００６】
上記の問題点は、位相差板に限らず、重合性液晶又は液晶ポリマーを用いた液晶層を具備する各種光学素子に共通する問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、重合性液晶又は液晶ポリマーを用いた液晶層を具備する光学素子について、液晶層の光学特性を損なうことなく且つ液晶層の表面保護機能を具備するように製造することが可能な方法及びこの製造方法を用いて製造し得る光学素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するべく、本発明は、基材上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層を形成するステップと、前記等方性樹脂層上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層を形成するステップと、前記基材を前記等方性樹脂層から剥離除去するステップとを含むことを特徴とする光学素子の製造方法を提供するものである。
【０００９】
斯かる発明によれば、基材上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層を形成し、この等方性樹脂層上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層を形成する構成であるため、従来のようにロールに巻回した状態から引き出した基材フィルムに液晶層を製膜する場合と異なり、等方性樹脂層のブロッキングを考慮する必要が無く（従って、等方性樹脂層に滑剤を混合して微小な凹凸を生じさせる必要が無く）、平滑な等方性樹脂層表面に液晶層を形成することが可能である。これにより、等方性樹脂層上で液晶が弾かれることもなく、均一な配向状態を得ることが可能である。また、液晶層を形成した後、基材を等方性樹脂層から剥離除去する構成であるため、たとえ基材として汎用の非等方性基材を用いたとしても、基材を剥離除去した後に得られる光学素子（等方性樹脂層と液晶層の積層体）は、液晶層の配向状態等に応じた設計通りの光学特性（位相差等）を得ることが可能である。さらに、本発明によって製造された光学素子は、液晶層表面が等方性樹脂層で覆われることになるため、この等方性樹脂層が液晶層の表面保護機能を奏することになる他、等方性樹脂層と液晶層とが積層された一体品として容易にハンドリング可能である。以上のように、本発明に係る製造方法によれば、液晶層の光学特性を損なうことなく且つ液晶層の表面保護機能を具備するように光学素子を製造することが可能である。
【００１０】
また、前記課題を解決するべく、本発明は、基材上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層を形成するステップと、前記等方性樹脂層上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層を形成するステップと、前記液晶層上に光学フィルムを積層するステップと、前記基材を前記等方性樹脂層から剥離除去するステップとを含むことを特徴とする光学素子の製造方法としても提供される。
【００１１】
斯かる発明によれば、等方性樹脂層上に液晶層を形成し、さらに液晶層上に光学フィルムを積層した後に基材を剥離除去する構成であるため、液晶層の両面が等方性樹脂層及び光学フィルムでそれぞれ覆われることになり、液晶層の表面保護機能をより一層高めることが可能である。なお、前記光学フイルムとしては、単なる中間部材としての表面保護フィルムではなく、位相差フィルムや偏光フィルム等、本発明によって製造される光学素子（等方性樹脂層と液晶層と光学フィルムの積層体）の光学特性を決定付ける役割を担う各種フィルムが好適に用いられる。
【００１２】
液晶層の表面保護機能と、液晶層の支持体としての機械的強度を保持するため、好ましくは、前記等方性樹脂層の厚みは、０．１〜１００μｍとされ、より好ましくは１〜５０μｍとされる。
【００１３】
また、液晶層の表面保護機能を保持すると共に、等方性樹脂層自体の傷の発生を防止するため、好ましくは、前記等方性樹脂層の表面硬度は、鉛筆硬度でＨ以上とされ、より好ましくは２Ｈ以上とされる。なお、本発明における鉛筆硬度は、ＪＩＳ Ｋ５４００に依る鉛筆硬度試験によって測定した鉛筆硬度を意味する。
【００１４】
好ましくは、前記等方性樹脂層は２層以上形成される。
【００１５】
斯かる好ましい構成によれば、例えば、最外面の（液晶層から最も離間した）等方性樹脂層に対して、前述した鉛筆硬度Ｈ以上の表面硬度を付与する一方、他の等方性樹脂層に対して、可撓性や応力緩和機能を付与したり、液晶配向特性を付与することができ、より一層機械的特性に優れた光学素子を製造することが可能である。
【００１６】
以上に説明した製造方法を用いれば、例えば、光透過性の等方性樹脂層と、前記等方性樹脂層上に垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーによって形成された液晶層とを備えることを特徴とする光学素子を製造することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、液晶層の光学特性を損なうことなく且つ液晶層の表面保護機能を具備するように光学素子を製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る光学素子１０は、図１（ａ）〜（ｅ）の工程を順次経て作製される。すなわち、まず最初に、図１（ａ）に示す基材１上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層２を形成する（図１（ｂ））。次に、等方性樹脂層２上に配向膜３を形成する（図１（ｃ））。次に、配向膜３上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成する（図１（ｄ））。最後に、基材１を等方性樹脂層２から剥離除去し、これにより等方性樹脂層２、配向膜３及び液晶層４の積層体からなる光学素子１０が作製される。
【００２０】
基材１の材料は、等方性樹脂層２と剥離し得る性状を有する限りにおいて、特に限定されるものではなく、汎用の非等方性基材を用いることも可能である。例えば、基材１の材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ナイロン、塩化ビニル、メラミン、エポキシ、ノルボルネン系樹脂等を例示することができる。これらの樹脂の内、コストや品質の点から、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）の何れかを用いるのが好ましく、例えば、市販されている東レ製トレファン（ＰＰ）や、日本ポリエチレン製ノバテック（ＰＥ）等を好適に用いることができる。
【００２１】
また、等方性樹脂層２からの剥離性を改善するために、基材１に離型処理を施しても良い。離型剤としては、例えば、フッ素系カップリング剤、シリコン系カップリング剤、界面活性剤等を好適に用いることができる。また、離型処理を施した基材としては、例えば、オクタデシルシランで処理したフィルムや、市販品では帝人デュポンフィルム製のビューレックス、三菱化学ポリエステルフィルム製のダイヤホイル、東レフィルム加工製セラピール等を好適に用いることができる。
【００２２】
等方性樹脂層２を形成する等方性樹脂は、等方性を有し且つ光透過性を有する限りにおいて、その種類は特に限定されるものではないが、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等を好適に用いることができる。
【００２３】
等方性樹脂層２の厚みは、特に限定されるものではないが、液晶層４の表面保護機能と、液晶層４の支持体としての機械的強度を保持するため、０．１〜１００μｍとするのが好ましい。より好ましくは１〜５０μｍとされる。また、等方性樹脂層２の表面硬度は、液晶層４の表面保護機能を保持すると共に、等方性樹脂層２自体の傷の発生を防止するため、鉛筆硬度（ＪＩＳ Ｋ５４００）でＨ以上とするのが好ましい。より好ましくは２Ｈ以上とされる。
【００２４】
配向膜３を形成する材料は、特に限定されるものではないが、ポリイミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等を好適に用いることができる。なお、光学素子１０を使用する際に、配向膜３及び等方性樹脂層２を一体品として残しておく場合には、等方性樹脂層２と配向膜３との間、及び、配向膜３と液晶層４との間の密着力を十分に高めておくことが好ましい。これら層間の密着力を高めるには、後述する配向膜を用いない第２実施形態において等方性樹脂層２及び液晶層４を形成する各材料にカップリング剤等を配合して両層間の密着力を高める場合と同様に、等方性樹脂層２、配向膜３及び液晶層４を形成する各材料にカップリング剤等を配合すればよい。
【００２５】
液晶層４を形成する重合性液晶又は液晶ポリマーは、特に限定されるものではないが、例えば、ＢＡＳＦ製ＬＣ２４２のような重合性液晶等が好適に用いられる。
【００２６】
以上に説明した本実施形態に係る光学素子１０の製造方法によれば、従来のようにロールに巻回した状態から引き出した基材フィルムに液晶層を製膜する場合と異なり、等方性樹脂層２のブロッキングを考慮する必要が無く、平滑な等方性樹脂層２表面に（本実施形態では配向膜３を介して）液晶層４を形成することが可能である。これにより、等方性樹脂層２上（本実施形態では配向膜３上）で液晶が弾かれることもなく、均一な配向状態を得ることが可能である。また、たとえ基材１として汎用の非等方性基材を用いたとしても、基材１を剥離除去した後に得られる光学素子１０は、液晶層４の配向状態等に応じた設計通りの光学特性（位相差等）を得ることが可能である。さらに、光学素子１０は、液晶層４表面が等方性樹脂層２で覆われることになるため、この等方性樹脂層２が液晶層４の表面保護機能を奏することになる他、等方性樹脂層２と液晶層４とが積層された一体品として容易にハンドリング可能である。なお、従来のように液晶層の表面を保護するために、表面保護フィルムを粘着材を用いて液晶層表面に貼り付ける場合、粘着材による液晶層表面の汚染が問題となるが、本実施形態に係る光学素子１０にはこのような問題が生じない。
【００２７】
なお、光学素子１０を使用する際には、等方性樹脂層２及び配向膜３を一体品として積層体に残しておいても良いし、他の光学部材と貼り合わせる直前に剥離除去しても良い。一体品として残しておく場合には、前述のように、等方性樹脂層２と配向膜３との間、及び、配向膜３と液晶層４との間の密着力を十分に高めておくことが好ましい。一方、他の光学部材と貼り合わせる直前に剥離除去する場合には、上記層間の密着力は、基材１と等方性樹脂２との間の密着力よりも大きければ十分である。
【００２８】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る光学素子１０Ａは、図２（ａ）〜（ｄ）の工程を順次経て作製され、配向膜を形成することなく等方性樹脂層２上に液晶層４を直接形成する点が第１実施形態と異なる。すなわち、まず最初に、図２（ａ）に示す基材１上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層２を形成する（図２（ｂ））。次に、等方性樹脂層２上に垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成する（図２（ｃ））。最後に、基材１を等方性樹脂層２から剥離除去し、これにより等方性樹脂層２及び液晶層４の積層体からなる光学素子１０Ａが作製される。
【００２９】
以下、基材１の材料、等方性樹脂層２の好ましい厚みや表面硬度など、第１実施形態と同様の内容については具体的な説明を省略し、主として第１実施形態と相違する点を説明する。
【００３０】
本実施形態においては、前述のように、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成している。ここで、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーとは、長軸方向に屈折率が大きいネマチック液晶又はスメクティックネマチック液晶であって、長軸が基材面に垂直に配向するものをいう。このような垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーとしては、垂直配向性を有する限りにおいて特に限定されるものではないが、例えば、メルク製垂直配向性ＲＭＳ０５−０１５液晶を用いることができる。そして、等方性樹脂層２を形成する等方性樹脂の種類を適宜選択すれば、第１実施形態のように配向膜を形成することなく、等方性樹脂層２上に液晶層４を直接形成することが可能である。
【００３１】
なお、重合性液晶又は液晶ポリマーの垂直配向性を向上させるには、等方性樹脂層２を形成する等方性樹脂にレベリング剤を添加し、表面エネルギーを調整することが好ましい。レベリング剤としては、アクリル系、シリコン系、ビニル系、フッ素系等の添加物が好適に用いられる。市販品では、例えば、大日本インキ製メガファックや、ビックケミジャパン製ＢＹＫ等を用いることができる。
【００３２】
光学素子１０Ａを使用する際に、等方性樹脂層２を一体品として残しておく場合には、等方性樹脂層２と液晶層４との間の密着力を十分に高めておくことが好ましい。この層間の密着力を高めるには、等方性樹脂層２及び液晶層４を形成する各材料にカップリング剤等を配合すればよい。例えば、等方性樹脂層２を形成する等方性樹脂にカップリング剤を配合する一方、液晶層４を形成する重合性液晶又は液晶ポリマーに前記カップリング剤と選択的に重合する官能基を有するカップリング剤（化合物）を配合すればよい。カップリング剤としては、例えば、アクリロキシ基やメタクリロキシ基、エポキシ基、アミノ基、ビニル基、メルカプト基、イソシアネート基等を有するシランカップリング剤を用いることができる。市販品としては、例えば、信越化学製ＫＡ、ＫＢＭ、ＫＢＥシリーズ等のシラン系や、昭和電工製カレンズＡＯＩ、ＭＯＩやアクリルアミドのようなアミド系を用いることができる。
【００３３】
具体的には、例えば、等方性樹脂に信越化学製ＫＢＭ１００３（ビニルトリメトキシシラン）を添加して等方性樹脂層２を形成し、重合性液晶又は液晶ポリマーにアクリルアミドを添加して等方性樹脂層２上に液晶層４を形成した後、これら積層体に熱硬化処理を施せば、熱によるカップリング剤の反応促進により両層間の密着力を向上させることが可能である。
【００３４】
以上に説明した本実施形態に係る光学素子１０Ａの製造方法によっても、前述した第１実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、光学素子１０Ａを使用する際には、等方性樹脂層２を一体品として積層体に残しておいても良いし、他の光学部材と貼り合わせる直前に或いは貼り合わせ後に剥離除去しても良い。一体品として残しておく場合には、前述のように、等方性樹脂層２と液晶層４との間の密着力を十分に高めておくことが好ましい。一方、他の光学部材と貼り合わせる直前に或いは貼り合わせ後に剥離除去する場合には、上記等方性樹脂層２と液晶層４との間の密着力は、基材１と等方性樹脂２との間の密着力よりも大きければ十分である。
【００３５】
＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。図３に示すように、本実施形態に係る光学素子１０Ｂは、図３（ａ）〜（ｆ）の工程を順次経て作製され、液晶層４を形成した後、さらに液晶層４上に光学フィルム５を積層する点が第１実施形態と異なる。すなわち、まず最初に、図３（ａ）に示す基材１上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層２を形成する（図３（ｂ））。次に、等方性樹脂層２上に配向膜３を形成する（図３（ｃ））。次に、配向膜３上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成する（図３（ｄ））。そして、液晶層４上に光学フィルム５を積層する（図３（ｅ））。最後に、基材１を等方性樹脂層２から剥離除去し、これにより等方性樹脂層２、配向膜３、液晶層４及び光学フィルム５の積層体からなる光学素子１０Ｂが作製される。
【００３６】
光学フィルム５としては、単なる中間部材としての表面保護フィルムではなく、位相差フィルムや偏光フィルム等、本実施形態に係る方法よって製造される光学素子１０Ｂの光学特性を決定付ける役割を担う各種フィルムが好適に用いられる。光学フィルム５と液晶層４とは、例えば、接着材又は粘着材を介在させて積層され、これにより両者は一体化されることになる。
【００３７】
なお、上記以外の内容については、第１実施形態と同様であるため、その具体的な説明は省略する。また、第２実施形態と同様に、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーを用いることにより、配向膜を形成することなく、等方性樹脂層２上に液晶層４を直接形成することも可能である。
【００３８】
以上に説明した本実施形態に係る光学素子１０Ｂの製造方法によっても、前述した第１実施形態と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施形態に係る製造方法によれば、等方性樹脂層２上に液晶層４を形成し、さらに液晶層４上に光学フィルム５を積層した後に基材１を剥離除去する構成であるため、液晶層４の両面が等方性樹脂層２及び光学フィルム５でそれぞれ覆われることになり、液晶層４の表面保護機能をより一層高めることが可能である。
【００３９】
＜第４実施形態＞
図４は、本発明の第４実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。図４に示すように、本実施形態に係る光学素子１０Ｃは、図４（ａ）〜（ｅ）の工程を順次経て作製され、等方性樹脂層を２層以上（本実施形態では第１等方性樹脂層２ａ及び第２等方性樹脂層２ｂの２層）形成する点が第２実施形態と異なる。すなわち、まず最初に、図４（ａ）に示す基材１上に光透過性の等方性樹脂を塗布して第１等方性樹脂層２ａを形成する（図４（ｂ））。次に、第１等方性樹脂層２ａ上にさらに光透過性の等方性樹脂を塗布して第２等方性樹脂層２ｂを形成する（図４（ｃ））。次に、第２等方性樹脂層２ｂ上に垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成する（図４（ｄ））。最後に、基材１を第１等方性樹脂層２ａから剥離除去し、これにより第１等方性樹脂層２ａ、第２等方性樹脂層２ｂ及び液晶層４の積層体からなる光学素子１０Ｃが作製される。
【００４０】
なお、上記以外の内容については、第２実施形態と同様であるため、その具体的な説明は省略する。また、第１実施形態と同様に、第２等方性樹脂層２ｂ上に配向膜を形成し、この配向膜上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層４を形成することも可能である。さらに、第３実施形態と同様に、液晶層４上に光学フィルム５を積層することも可能である。
【００４１】
以上に説明した本実施形態に係る光学素子１０Ｂの製造方法によっても、前述した第１実施形態と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施形態に係る製造方法によれば、例えば、第１等方性樹脂層２ａに対して、前述した鉛筆硬度Ｈ以上の表面硬度を付与する一方、第２等方性樹脂層２ｂに対して、可撓性や応力緩和機能を付与したり、液晶配向特性を付与することができ、より一層機械的特性に優れた光学素子１０Ｃを製造することが可能である。
【００４２】
以下、実施例及び比較例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。
【００４３】
＜実施例１＞（図２に示す光学素子の製造工程に対応）
基材１として、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム（東レ製トレファン２５００Ｓ、厚み４０μｍ）を用いた。光透過性の等方性樹脂としてのＤＩＣ製ユニディック１７−８１３ウレタンアクリレート（２０重量％トルエン溶液）に、チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を３重量％混合し、この混合物をワイヤーバー＃７によって基材１上に塗布した後、１００℃で２分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み６μｍの硬化膜からなる等方性樹脂層２を形成した。
【００４４】
次に、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーとしてのメルク製垂直配向性ＲＭＳ０５−０１５液晶（２５重量％キシレン溶液）を、ワイヤーバー＃３によって等方性樹脂層２上に塗布した後、５分間風乾させ、さらに９０℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１μｍの硬化膜からなる液晶層４を形成した。液晶層４の厚み方向の位相差値Ｒｔｈは、約１３０ｎｍであった。
【００４５】
上記液晶層４を日東電工製ＮＯ．７粘着剤によってガラス基板に貼り合わせた後、基材１を剥離除去し、液晶層４を前記ガラス基板に転写した。以上の工程によって作製された光学素子１０Ａは、液晶層４において液晶が弾かれることなく均一な配向状態が得られた。また、等方性樹脂層２の表面硬度は２Ｈ以上の鉛筆硬度であった。
【００４６】
＜実施例２＞（図３に示す光学素子の製造工程に対応）
基材１として、東レフィルム加工製セラピールＨＰ１０（重剥離グレード、厚み３８μｍ）を用いた。光透過性の等方性樹脂としてのＪＳＲ製Ｚ７５０１（２０重量％メチルエーテルケトン溶液）をワイヤーバー＃７によって基材１の離型処理面に塗布した後、１００℃で２分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約６μｍの硬化膜からなる等方性樹脂層２を形成した。
【００４７】
次に、クラレ製ポリビニルアルコール樹脂ＰＶＡ２２４（１重量％水溶液）をワイヤーバー＃４によって等方性樹脂層２上に塗布し、乾燥させて配向膜３を形成した。この配向膜３を、吉川加工製ラビング布ＹＡ−２０−Ｒ（レーヨン）によって、３０度傾斜した方向に５回ラビングした。
【００４８】
次に、重合性液晶又は液晶ポリマーとしてのＢＡＳＦ製重合性液晶ＬＣ２４２（チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を５重量％、レベリング剤としてのビックケミジャパン製ＢＹＫ３９１を０．０１重量％含む）の２０重量％トルエン溶液を、ワイヤーバー＃５によって配向膜３上に塗布した後、乾燥させ、さらに９０℃で２分間加熱処理した。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１μｍの硬化膜からなる液晶層４を形成した。
【００４９】
次に、上記液晶層４の表面をコロナ処理した後、三井武田ケミカル製イソシアネート（タケネート６３１Ｎ、２０重量％酢酸エチル溶液）をワイヤーバー＃１２によって液晶層４上に塗布し、８０℃で２分間乾燥させた。そして、光学フィルム（位相差板）５としての日東電工製ＮＲＦ２７０（ポリカーボネート）に貼り合わせ、さらに８０℃で２分間乾燥させた。そして、基材１を剥離除去し、光学素子１０Ｂを作製した。以上の工程によって作製された光学素子１０Ｂは、液晶層４において液晶が弾かれることなく均一な配向状態が得られた。また、等方性樹脂層２の表面硬度はＨ以上の鉛筆硬度であった。
【００５０】
なお、光学素子１０Ｂの等方性樹脂層２に日東電工製ＮＯ．３１Ｂ粘着テープを貼り合わせ、当該粘着テープを引っ張ることで等方性樹脂層２を剥離除去し、さらに６０℃の温水によって液晶層４の下面に残存する配向膜３を洗浄除去することにより、２層（液晶層４及び光学フィルム５）異軸の積層位相差板を作製することができた。
【００５１】
＜実施例３＞（図２に示す光学素子の製造工程に対応）
基材１として、東レフィルム加工製セラピールＨＰ１０（重剥離グレード、厚み３８μｍ）を用いた。光透過性の等方性樹脂としてのＤＩＣ製ユニディック１７−８１３ウレタンアクリレート（２０重量％トルエン溶液）に、チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を３重量％、信越化学製シランカップリング剤ＫＢＭ１００３を２重量％混合し、この混合物をワイヤーバー＃７によって基材１上に塗布した後、１００℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み６μｍの硬化膜からなる等方性樹脂層２を形成した。
【００５２】
次に、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーとしてのメルク製垂直配向性ＲＭＳ０５−０１５液晶（２５重量％キシレン溶液）に、昭和電工製カレンズＭＯＩを２重量％添加したものを、ワイヤーバー＃３によって等方性樹脂層２上に塗布した後、５分間風乾させ、さらに９０℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１μｍの硬化膜からなる液晶層４を形成した。液晶層４の厚み方向の位相差値Ｒｔｈは、約１３０ｎｍであった。
【００５３】
そして、液晶層４に１３０℃で２分間の熱硬化処理を施すことにより、等方性樹脂層２と液晶層４との間の密着力を向上させた。上記液晶層４を日東電工製ＮＯ．７粘着剤によってガラス基板に貼り合わせた後、基材１を剥離除去し、液晶層４を前記ガラス基板に転写した。以上の工程によって作製された光学素子１０Ａは、液晶層４において液晶が弾かれることなく均一な配向状態が得られた。また、等方性樹脂層２の表面硬度は２Ｈ以上の鉛筆硬度であった。さらに、等方性樹脂層２と液晶層４との間の密着力が高いため、実施例１に比べて基材１を容易に剥離除去することが可能であった。
【００５４】
＜実施例４＞（図４に示す光学素子の製造工程に対応）
基材１として、東レフィルム加工製セラピールＨＰ１０（重剥離グレード、厚み３８μｍ）を用いた。光透過性の等方性樹脂としてのＤＩＣ製ユニディック１７−８１３ウレタンアクリレート（２０重量％トルエン溶液）に、チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を３重量％混合し、この混合物をワイヤーバー＃３によって基材１上に塗布した後、１００℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約２μｍの硬化膜からなる第１等方性樹脂層２ａを形成した。
【００５５】
次に、光透過性の等方性樹脂としてのＤＩＣ製ユニディックＶ４２００ウレタンアクリレート（２０重量％トルエン溶液）に、チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を３重量％混合し、この混合物をワイヤーバー＃２０によって第１等方性樹脂層２ａ上に塗布した後、９０℃で３分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１８μｍ（第１、第２等方性樹脂層の総合厚み約２０μｍ）の硬化膜からなる第２等方性樹脂層２ｂを形成した。
【００５６】
さらに、光透過性の等方性樹脂としてのＤＩＣ製ユニディック１７−８１３ウレタンアクリレート（２０重量％トルエン溶液）に、チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を３重量％混合し、この混合物をワイヤーバー＃３によって第２等方性樹脂層２ｂ上に塗布した後、１００℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約２μｍ（第１〜第３等方性樹脂層の総合厚み約２２μｍ）の硬化膜からなる第３等方性樹脂層（図４には図示せず）を形成した。
【００５７】
以上のようにして形成した等方性樹脂層（第１〜第３等方性樹脂層の積層体）は、厚み方向に対象型となっており、カール等が生じることもなく、均一なコート層であった。
【００５８】
次に、垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーとしてのメルク製垂直配向性ＲＭＳ０５−０１５液晶（２５重量％キシレン溶液）を、ワイヤーバー＃３によって第３等方性樹脂層上に塗布した後、５分間風乾させ、さらに９０℃で１分間乾燥させた。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１μｍの硬化膜からなる液晶層４を形成した。液晶層４の厚み方向の位相差値Ｒｔｈは、約１３０ｎｍであった。
【００５９】
そして、基材１を剥離除去し、光学素子１０Ｃを作製した。以上の工程によって作製された光学素子１０Ｃは、液晶層４において液晶が弾かれることなく均一な配向状態が得られた。また、第１等方性樹脂層２ａの表面硬度は２Ｈ以上の鉛筆硬度であった。
【００６０】
＜比較例＞
基材としての東レフィルム加工製ＰＥＴフィルム（ルミラーＴ６００）を、吉川加工製ラビング布ＹＡ−２０−Ｒ（レーヨン）によって、３０度傾斜した方向に５回ラビングした。
【００６１】
次に、ＢＡＳＦ製重合性液晶ＬＣ２４２（チバガイギー製光反応開始剤イルガキュア９０７を５重量％、レベリング剤としてのビックケミジャパン製ＢＹＫ３９１を０．０１重量％含む）の２０重量％トルエン溶液を、ワイヤーバー＃５によって前記基材上に塗布した後、乾燥させ、さらに９０℃で２分間加熱処理した。次に、紫外線照射器によって紫外線を積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２だけ照射し、厚み約１μｍの硬化膜からなる液晶層を形成した。
【００６２】
以上の工程によって形成された液晶層の表面硬度はＢ相当の鉛筆硬度であった。また、基材表面の微小な凹凸等により、液晶層において液晶が弾かれ、均一な配向状態が得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の第３実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。
【図４】図４は、本発明の第４実施形態に係る光学素子の製造方法における製造工程を概略的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・基材
２・・・等方性樹脂層
２ａ・・・第１等方性樹脂層
２ｂ・・・第２等方性樹脂層
３・・・配向膜
４・・・液晶層
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ・・・光学素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層を形成するステップと、
前記等方性樹脂層上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層を形成するステップと、
前記基材を前記等方性樹脂層から剥離除去するステップとを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
基材上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層を形成するステップと、
前記等方性樹脂層上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層を形成するステップと、
前記液晶層上に光学フィルムを積層するステップと、
前記基材を前記等方性樹脂層から剥離除去するステップとを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記等方性樹脂層の厚みが０．１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記等方性樹脂層の表面硬度が鉛筆硬度でＨ以上であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記等方性樹脂層を２層以上形成することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
光透過性の等方性樹脂層と、
前記等方性樹脂層上に垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーによって形成された液晶層とを備えることを特徴とする光学素子。
【請求項１】
基材上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層を形成するステップと、
前記等方性樹脂層上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層を形成するステップと、
前記基材を前記等方性樹脂層から剥離除去するステップとを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
基材上に光透過性の等方性樹脂を塗布して等方性樹脂層を形成するステップと、
前記等方性樹脂層上に重合性液晶又は液晶ポリマーを塗布し配向させて液晶層を形成するステップと、
前記液晶層上に光学フィルムを積層するステップと、
前記基材を前記等方性樹脂層から剥離除去するステップとを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記等方性樹脂層の厚みが０．１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記等方性樹脂層の表面硬度が鉛筆硬度でＨ以上であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記等方性樹脂層を２層以上形成することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
光透過性の等方性樹脂層と、
前記等方性樹脂層上に垂直配向性の重合性液晶又は液晶ポリマーによって形成された液晶層とを備えることを特徴とする光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−７１９３２（Ｐ２００７−７１９３２Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５５９５５（Ｐ２００５−２５５９５５）
【出願日】平成１７年９月５日（２００５．９．５）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月５日（２００５．９．５）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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