JP7282905B2 - 光学素子 - Google Patents

Description

本発明は、液晶層を有する新規な光学素子に関する。

液晶ディスプレイなどのディスプレイには、一般的に、どの方向から観察した際にも適正な画像が観察できるように、できるだけ視野角が広いことが要求される。
一方で、タブレットＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣ、および、スマートフォンなどの携帯電話等、個人使用の電子機器では、周囲の第三者に画面を覗き見られたくないという要望が有る。そのため、これらの電子機器では、周囲の第三者に画面を覗き見られないように、画面の視野角を狭くすることが行われている。

タブレットＰＣなどにおける狭視野角化は、一例として、斜め方向に進行する光を遮光するルーバーと呼ばれる遮光壁を配列したルーバーフィルムをディスプレイの表示面に貼着することで行われる。
ところが、この方法でディスプレイを狭視野角化した場合には、特定の方向からの視野角が狭い状態で固定されてしまう。そのため、通常の広視野角での画像表示を行う場合には、ルーバーフィルムを取り外す必要がある。
すなわち、ルーバーフィルムを用いた場合には、通常の広視野角での画像表示と狭視野角での画像表示とを切り換るためには、表示面上でのルーバーフィルムの着脱が必要であり、手間がかかる。

これに対応して、タブレットＰＣやノートＰＣなどの電子機器において、通常の広視野角での画像表示と、横からの覗き見防止のための狭視野角での画像表示とを切り替えを可能にする装置が、各種、提案されている。
例えば、特許文献１には、液晶セルを偏光板で挟持した表示用液晶パネルの表示面に、位相差板および第１偏光子を有する視野角制御フィルムと、液晶セルおよび第２偏光子を有する視野角制御用液晶パネルを配置した、液晶ディスプレイが開示されている。

この液晶ディスプレイにおいて、視野角制御フィルムの第１偏光板と、視野角制御用液晶パネルの第２偏光子とは、視野角制御用液晶パネルの液晶セルを挟んで設けられる。
また、表示用液晶パネルの出射側偏光板と、第１偏光板と、第２偏光板とは、互いの透過軸（吸収軸）の方向を一致する、いわゆるパラニコル（パラレルニコル）の状態で配置される。
さらに、位相差板としては、ネガティブＣプレートが例示されている。

この液晶ディスプレイでは、視野角制御用液晶パネルの液晶セルに電圧を印加することで、液晶セルにおける液晶化合物の配向状態を切り替えて、視野角制御用液晶パネルと視野角制御フィルムとの合計のレタデーションを変化させる。特許文献１の液晶ディスプレイでは、このレタデーションの変化により、通常の広視野角での表示状態と、狭視野角での表示状態とを切り替えている。

特許第４９２８６０８号公報

特許文献１に記載されるディスプレイによれば、何らかの部材の着脱を行うことなく、１台の装置によって、通常の広視野角の画像表示と、狭視野角の画像表示とを切り替えることができる。
しかしながら、特許文献１のディスプレイは、狭視野角化した場合のレタデーションの変化が全面的に一様である。そのため、このディスプレイでは、表示する画像、画像を観察する環境、および、画像の観察距離等によっては、狭視野角化した状態で、斜め方向から画像を観察した場合に、薄く、画像が視認されてしまう可能性がある。

本発明の目的は、各種の用途に利用可能な新規な光学素子を提供することにある。
この光学素子は、例えば、液晶ディスプレイにおける通常の視野角と狭視野角化との切り替えのために、液晶セルと共に用いることにより、狭視野角化した状態での斜め方向からの画像の視認性を、従来の方法に比して、より好適に低減できる。

このような目的を達成するために、本発明の光学素子は、以下の構成を有する。
［１］ 液晶化合物の配向が固定化されており、かつ、膜厚分布が１．１＜（面内の最大膜厚／面内の最小膜厚）＜１００である液晶層を有する、光学素子。
［２］ 液晶層の一方の主面のみに凹凸を有する、［１］に記載の光学素子。
［３］ 液晶層の光学顕微鏡で主面を観察した際に、交互に存在する明線および暗線が観察され、明線と暗線との合計の太さで定義される明線間隔が、１～１００μｍである、［１］または［２］に記載の光学素子。
［４］ 液晶層において、液晶化合物がコレステリック配向されている、［１］～［３］のいずれかに記載の光学素子。
［５］ 液晶層の膜厚分布に応じて、液晶層が厚いほど、コレステリック配向された液晶化合物の螺旋ピッチが長い、［４］に記載の光学素子。
［６］ 隣接する凹凸において、凸部の螺旋ピッチと凹部の螺旋ピッチとの比が『１．０５＜（凸部／凹部）＜１００』を満たす、［５］に記載の光学素子。
［７］ 液晶層において、液晶化合物がホモジニアス配向されている、［１］～［３］のいずれかに記載の光学素子。
［８］ 液晶層のみを有する、［１］～［７］のいずれかに記載の光学素子。
［９］ ポリマー層および支持体の少なくとも一方を有する、［１］～［７］のいずれかに記載の光学素子。
［１０］ ポリマー層が、液晶層の凹凸を有する面に積層される、［９］に記載の光学素子。
［１１］ ポリマー層を有し、ポリマー層の膜厚が０．１～１０μｍである、［９］または［１０］に記載の光学素子。
［１２］ 支持体を有し、液晶層は、支持体が設けられる側が平坦である、［９］～［１１］のいずれかに記載の光学素子。

本発明によれば、様々な用途に利用可能な新規な光学素子が提供される。
本発明の光学素子は、例えば液晶セルと共に用いることにより、液晶ディスプレイにおける通常の視野角と狭視野角化との切り替えを可能にし、さらに、狭視野角化した状態での斜め方向からの画像の視認性を、従来の方法よりも好適に低減できる。

図１は、本発明の光学素子の一例の概念的に示す図である。 図２は、本発明の光学素子を用いる液晶ディスプレイの作用を説明するための概念図である。 図３は、図２に示す液晶ディスプレイを斜め方向から観察した際に見える絵柄を概念的に示す図である。 図４は、本発明の光学素子の製造方法の一例を説明するための概念図である。

以下、本発明の光学素子について、添付の図面に示される好適な実施例を基に、詳細に説明する。

なお、本明細書において「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、可視光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の光であり、３８０～７８０ｎｍの波長領域の光を示す。非可視光は、３８０ｎｍ未満の波長領域または７８０ｎｍを超える波長領域の光である。また、これに限定されるものではないが、赤外線とは、非可視光のうち、７８０ｎｍ超２０００ｎｍ以下の波長領域を示す。

図１に、本発明の光学素子の一例を概念的に示す。
図１に示す本発明の光学素子１０は、図中下方から、支持体１２と、配向膜１４と、液晶層１６と、ポリマー層１８と、を有する。

光学素子１０の液晶層１６は、液晶化合物の配向が固定化された層である。図示例において、液晶層１６は、配向膜１４と接する側の面（主面）すなわち支持体１２側の面が平坦で、逆側の面（主面）すなわちポリマー層１８と接する側の面が凹凸を有する。主面とは、層（シート状物、フィルム、板状物など）の最大面である。
なお、図１では、液晶層１６の凹凸を有する面は、図中横方向に向かう波状のように示しているが、この凹凸は、図中紙面に垂直方向にも形成される。すなわち、液晶層１６の凹凸を有する面は、不規則な凹凸を面方向に二次元的に有している。
以下の説明では、液晶層１６の凹凸を有する面を、単に『凹凸面』ともいう。
また、液晶層１６は、膜厚分布が『１．１＜（面内の最大膜厚／面内の最小膜厚）＜１００』を満たす。この点に関しては、後に詳述する。

本発明の光学素子１０は、このような凹凸（膜厚分布）を有する液晶層１６を有することにより、様々な用途に好適に利用可能である。

光学素子１０において、支持体１２は、配向膜１４、液晶層１６およびポリマー層１８を支持するものである。
支持体１２には、制限はなく、配向膜１４、液晶層１６およびポリマー層１８を支持できるものであれば、各種のシート状物（フィルム、板状物）が利用可能である。

支持体１２は単層であっても、多層であってもよい。
単層である場合の支持体１２としては、ガラス、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、および、ポリオレフィン等からなる支持体１２が例示される。多層である場合の支持体１２の例としては、前述の単層の支持体のいずれかなどを基板として含み、この基板の表面に他の層を設けたもの等が例示される。

支持体１２の厚さには、制限はなく、光学素子１０の用途および支持体１２の形成材料等に応じて、配向膜１４、液晶層１６およびポリマー層１８を保持できる厚さを、適宜、設定すればよい。
支持体１２の厚さは、１～２０００μｍが好ましく、３～５００μｍがより好ましく、５～２５０μｍがさらに好ましい。

支持体１２の一方の面（主面）には、配向膜１４が形成される。
配向膜１４は、液晶層１６の液晶化合物を所定の状態に配向するものである。

本発明の光学素子１０において、配向膜１４には制限はなく、各種の液晶層（液晶化合物層）において液晶化合物の配向に用いられる公知の配向膜が、各種、利用可能である。 一例として、有機化合物等からなる膜をラビング処理した配向膜、無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、光配向性の素材に偏光または非偏光を出射して配向膜とした光配向膜、および、ラングミュア・ブロジェット法によるＬＢ（Langmuir-Blodgett：ラングミュア・ブロジェット）膜を累積させた膜、等が例示される。
ラビング処理による配向膜となる有機化合物としては、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドおよび変性ポリアミド等の樹脂が例示される。また、ＬＢ膜となる有機化合物としては、ω－トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライドおよびステアリル酸メチルなどが例示される。

配向膜１４の厚さには制限はなく、配向膜１４の形成材料に応じて、必要な配向機能を得られる厚さを、適宜、設定すればよい。配向膜１４の厚さは、０．０１～５μｍが好ましく、０．０５～２μｍがより好ましい。

なお、本発明の光学素子においては、配向膜１４を設けずに、樹脂製の支持体１２の表面にラビング処理等を施すことにより、支持体１２を配向膜として作用させてもよい。

配向膜１４の上には、液晶層１６が形成される。液晶層１６は、本発明の光学素子１０において、光学的な性能を主に発現する層である。
液晶層１６は、液晶化合物の配向を固定した、膜厚分布を有する層であり、膜厚分布が１．１＜（面内の最大膜厚／面内の最小膜厚）＜１００である。図示例の光学素子１０において、液晶層１６は、支持体１２（配向膜１４）側の面が平面状で、逆側の面のみが、不規則な凹凸が二次元的に形成された凹凸面となっている。
本発明の光学素子１０は、このような液晶層１６を有することで、様々な用途に好適に利用可能である。

液晶層１６は、上述した膜厚分布等を満たすものであれば、公知の各種の液晶層が利用可能である。
好ましい液晶層１６として、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層が例示される。すなわち、液晶層１６は、コレステリック配向されている、コレステリック構造を有する液晶化合物からなる液晶層であるのが好ましい。

コレステリック液晶相は、特定の波長において選択反射性を示すことが知られている。選択反射の中心波長（選択反射中心波長）λｃは、コレステリック液晶相における螺旋構造のピッチＰに依存し、コレステリック液晶相の平均屈折率ｎとλｃ＝ｎ×Ｐの関係に従う。
そのため、この螺旋構造のピッチを調節することによって、選択反射中心波長を調節することができる。コレステリック液晶相のピッチは、コレステリック液晶層の形成の際、液晶化合物と共に用いるキラル剤の種類、またはその添加濃度に依存するため、これらを調節することによって所望のピッチを得ることができる。
ピッチＰの調節については富士フイルム研究報告Ｎｏ．５０（２００５年）ｐ．６０－６３に詳細な記載がある。螺旋のセンスおよびピッチの測定法については「液晶化学実験入門」日本液晶学会編 シグマ出版２００７年出版、４６頁、および、「液晶便覧」液晶便覧編集委員会 丸善 １９６頁に記載の方法を用いることができる。

コレステリック液晶相における螺旋構造の１ピッチとは、液晶化合物が螺旋状に１回転（３６０°回転）して積み重ねられた構成である。また、コレステリック液晶相における螺旋ピッチＰ（螺旋周期ピッチ）とは、液晶化合物が螺旋状に１回転して積み重ねられた、螺旋構造の１ピッチにおける厚さ方向の長さである。なお、コレステリック液晶相において、厚さ方向とは、一般的に、螺旋軸の方向である。
コレステリック液晶層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope））で観察すると、コレステリック液晶相に由来して、厚さ方向に明線（明部）と暗線（暗部）とを交互に有する縞模様が観察される。
コレステリック液晶層の螺旋ピッチＰは、明線間の距離の２倍となる。言い替えれば、コレステリック液晶層の螺旋ピッチＰは、厚さ方向の明線３本および暗線２本分の長さ、すなわち、厚さ方向の暗線３本および明線２本分の長さに等しい。なお、この長さは、厚さ方向の上下の明線または暗線の中心間距離である。

コレステリック液晶相は、特定の波長において左右いずれかの円偏光に対して選択反射性を示す。反射光が右円偏光であるか左円偏光であるかは、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向（センス）による。コレステリック液晶相による円偏光の選択反射は、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。従って、コレステリック液晶相における螺旋の捩れ方向は、コレステリック液晶層に右円偏光および／または左円偏光を入射させることで、確認できる。
コレステリック液晶相の旋回の方向は、コレステリック液晶層を形成する液晶化合物の種類および／または添加されるキラル剤の種類によって調節できる。

コレステリック液晶相において、選択反射を示す選択反射波長域（円偏光反射波長域）の半値幅Δλ（ｎｍ）は、コレステリック液晶相のΔｎと螺旋ピッチＰとに依存し、Δλ＝Δｎ×Ｐの関係に従う。そのため、選択反射波長域（選択的な反射波長域）の幅の制御は、Δｎを調節して行うことができる。Δｎは、コレステリック液晶層を形成する液晶化合物の種類およびその混合比率、ならびに、配向固定時の温度により調節できる。

液晶層１６となるコレステリック液晶層において、選択反射中心波長および選択反射波長域には、制限はなく、光学素子１０の用途に応じて、適宜、設定すればよい。
例えば、本発明の光学素子を、後述する、液晶ディスプレイの視野角切替用の光学素子に用いる場合には、液晶層１６となるコレステリック液晶層は、選択反射中心波長が赤外線の波長域であるのが好ましい。この点に関しては、後に詳述する。

コレステリック液晶層は、コレステリック液晶相を層状に固定して形成できる。
コレステリック液晶相を固定した構造は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線出射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、外場または外力によって配向形態に変化を生じさせることない状態に変化した構造が好ましい。
なお、コレステリック液晶相を固定した構造においては、コレステリック液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、コレステリック液晶層において、液晶化合物は液晶性を示さなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、液晶性を失っていてもよい。

コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層の形成に用いる材料としては、一例として、液晶化合物を含む液晶組成物が挙げられる。ここで、液晶化合物は重合性液晶化合物であるのが好ましい。すなわち、液晶組成物は、重合性液晶組成物であるのが好ましい。
また、コレステリック液晶層の形成に用いる液晶組成物は、さらに界面活性剤およびキラル剤を含んでいてもよい。

＜＜重合性液晶化合物（棒状液晶化合物）＞＞
重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよい。
コレステリック液晶相を形成する棒状の重合性液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、および、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類等が好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。

重合性液晶化合物は、重合性基を液晶化合物に導入することで得られる。重合性基の例には、不飽和重合性基、エポキシ基、およびアジリジニル基が含まれ、不飽和重合性基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基がより好ましい。重合性基は種々の方法で、液晶化合物の分子中に導入できる。重合性液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは１～６個、より好ましくは１～３個である。
重合性液晶化合物の例は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許第４６８３３２７号明細書、米国特許第５６２２６４８号明細書、米国特許第５７７０１０７号明細書、国際公開第９５／０２２５８６号、国際公開第９５／０２４４５５号、国際公開第９７／０００６００号、国際公開第９８／０２３５８０号、国際公開第９８／０５２９０５号、特開平１－２７２５５１号公報、特開平６－０１６６１６号公報、特開平７－１１０４６９号公報、特開平１１－０８００８１号公報、および、特開２００１－３２８９７３号公報等に記載の化合物が含まれる。２種類以上の重合性液晶化合物を併用してもよい。２種類以上の重合性液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。

また、上記以外の重合性液晶化合物としては、特開昭５７－１６５４８０号公報に開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキサン化合物等を用いることができる。さらに、前述の高分子液晶化合物としては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖および側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平９－１３３８１０号公報に開示されているような液晶性高分子、および、特開平１１－２９３２５２号公報に開示されているような液晶性高分子等を用いることができる。

＜＜円盤状液晶化合物＞＞
円盤状液晶化合物としては、例えば、特開２００７－１０８７３２号公報および特開２０１０－２４４０３８号公報等に記載のものを好ましく用いることができる。

また、液晶組成物中の重合性液晶化合物の添加量は、液晶組成物の固形分質量（溶媒を除いた質量）に対して、７５～９９．９質量％が好ましく、８０～９９質量％がより好ましく、８５～９０質量％がさらに好ましい。

＜＜液晶化合物の分子量＞＞
液晶組成物に含まれる液晶化合物の分子量には、制限はない。
ここで、本発明の光学素子１０において、後述するポリマー層１８は、液晶層１６となる液晶組成物を塗布して、液晶化合物を配向し、必要に応じて乾燥した後、液晶化合物の架橋（液晶化合物の硬化）を行う前に、塗布法によって形成される。
従って、本発明の光学素子１０の製造工程においては、ポリマー層１８となる塗布液を塗布した際に、液晶層１６となる液晶組成物と、ポリマー層１８となる塗布液とが、相溶して混合することを抑制するのが好ましい。
この点を考慮すると、液晶組成物に含まれる液晶化合物は、ある程度の分子量を有するのが好ましい。液晶層１６を形成する液晶組成物に含まれる液晶化合物の分子量は、８００～３０００が好ましく、９００～１５００がより好ましい。

＜＜界面活性剤＞＞
コレステリック液晶層を形成するための液晶組成物は、界面活性剤を含有してもよい。
界面活性剤は、安定的にまたは迅速にプレーナー配向のコレステリック液晶相とするために寄与する配向制御剤として機能できる化合物が好ましい。界面活性剤としては、例えば、シリコ－ン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が挙げられ、フッ素系界面活性剤が好ましく例示される。

界面活性剤の具体例としては、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物、特開２０１２－２０３２３７号公報の段落［００３１］～［００３４］に記載の化合物、特開２００５－９９２４８号公報の段落［００９２］および［００９３］中に例示されている化合物、特開２００２－１２９１６２号公報の段落［００７６］～［００７８］および段落［００８２］～［００８５］中に例示されている化合物、ならびに、特開２００７－２７２１８５号公報の段落［００１８］～［００４３］等に記載のフッ素（メタ）アクリレート系ポリマー、などが挙げられる。
なお、界面活性剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
フッ素系界面活性剤として、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物が好ましい。

液晶組成物中における、界面活性剤の添加量は、液晶化合物の全質量に対して０．０１～１０質量％が好ましく、０．０１～５質量％がより好ましく、０．０２～１質量％がさらに好ましい。

＜＜キラル剤（光学活性化合物）＞＞
キラル剤（カイラル剤）はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向または螺旋周期ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
キラル剤には制限はなく、公知の化合物（例えば、液晶デバイスハンドブック、第３章４－３項、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）用カイラル剤、１９９頁、日本学術振興会第１４２委員会編、１９８９に記載）、イソソルビド、および、イソマンニド誘導体等を用いることができる。
キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファン、および、これらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であるのが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であるのが好ましく、不飽和重合性基であるのがより好ましく、エチレン性不飽和重合性基であるのがさらに好ましい。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。

キラル剤が光異性化基を有する場合には、塗布、配向後に活性光線などのフォトマスク出射によって、発光波長に対応した所望の反射波長のパターンを形成することができるので好ましい。光異性化基としては、フォトクロッミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ基、アゾキシ基、または、シンナモイル基が好ましい。具体的な化合物として、特開２００２－０８０４７８号公報、特開２００２－０８０８５１号公報、特開２００２－１７９６６８号公報、特開２００２－１７９６６９号公報、特開２００２－１７９６７０号公報、特開２００２－１７９６８１号公報、特開２００２－１７９６８２号公報、特開２００２－３３８５７５号公報、特開２００２－３３８６６８号公報、特開２００３－３１３１８９号公報、および、特開２００３－３１３２９２号公報等に記載の化合物を用いることができる。

液晶組成物における、キラル剤の含有量は、液晶化合物の含有モル量に対して０．０１～２００モル％が好ましく、１～３０モル％がより好ましい。
なお、液晶組成物中におけるキラル剤の含有量とは、組成物中の全固形分に対するキラル剤の含有量を意図する。

＜＜重合開始剤＞＞
液晶組成物が重合性化合物を含む場合は、重合開始剤を含有しているのが好ましい。紫外線出射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、紫外線出射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であるのが好ましい。
光重合開始剤の例には、α－カルボニル化合物（米国特許第２３６７６６１号、米国特許第２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許第２４４８８２８号明細書記載）、α－炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許第２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許第３０４６１２７号、米国特許第２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ－アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許第３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０－１０５６６７号公報、米国特許第４２３９８５０号明細書記載）、ならびに、オキサジアゾール化合物（米国特許第４２１２９７０号明細書記載）等が挙げられる。
液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して０．１～２０質量％が好ましく、０．５～１２質量％がさらに好ましい。

＜＜架橋剤＞＞
液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。架橋剤としては、紫外線、熱、および、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートおよびペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等の多官能アクリレート化合物；グリシジル（メタ）アクリレートおよびエチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物；２，２－ビスヒドロキシメチルブタノール－トリス［３－（１－アジリジニル）プロピオネート］および４，４－ビス（エチレンイミノカルボニルアミノ）ジフェニルメタン等のアジリジン化合物；ヘキサメチレンジイソシアネートおよびビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物；オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物；ならびに、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）３－アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
架橋剤の含有量は、液晶組成物の固形分質量に対して、３～２０質量％が好ましく、５～１５質量％がより好ましい。架橋剤の含有量が上記範囲内であれば、架橋密度向上の効果が得られやすく、コレステリック液晶相の安定性がより向上する。

＜＜その他の添加剤＞＞
液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、および、金属酸化物微粒子等を、光学的性能等を低下させない範囲で添加することができる。

液晶組成物は、コレステリック液晶層を形成する際には、液体として用いられるのが好ましい。
液晶組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましい。
有機溶媒には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、および、エーテル類などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が好ましい。

コレステリック液晶層を形成する際には、コレステリック液晶層の形成面に液晶組成物を塗布して、液晶化合物をコレステリック液晶相の状態に配向した後、液晶化合物を硬化して、コレステリック液晶層とするのが好ましい。
例えば、配向膜１４上に液晶層１６となるコレステリック液晶層を形成する場合には、配向膜１４に液晶組成物を塗布して、液晶化合物をコレステリック液晶相の状態に配向した後、液晶化合物を硬化して、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層を、液晶層１６として形成するのが好ましい。なお、本発明の光学素子１０を作製する際には、液晶化合物の硬化は、ポリマー層１８を形成した後に行う。
液晶組成物の塗布は、インクジェットおよびスクロール印刷等の印刷法、ならびに、スピンコート、バーコートおよびスプレー塗布等のシート状物に液体を一様に塗布できる公知の方法が全て利用可能である。

塗布された液晶組成物は、必要に応じて乾燥および／または加熱され、その後、硬化され、コレステリック液晶層を形成する。この乾燥および／または加熱の工程で、液晶組成物中の液晶化合物がコレステリック液晶相に配向すればよい。加熱を行う場合、加熱温度は、２００℃以下が好ましく、１３０℃以下がより好ましい。

配向させた液晶化合物は、必要に応じて、さらに重合される。重合は、熱重合、および、光出射による光重合のいずれでもよいが、光重合が好ましい。光出射は、紫外線を用いるのが好ましい。出射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ²～５０Ｊ／ｃｍ²が好ましく、５０～１５００ｍＪ／ｃｍ²がより好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下または窒素雰囲気下で光出射を実施してもよい。出射する紫外線の波長は２５０～４３０ｎｍが好ましい。

本発明の光学素子１０において、液晶層１６をコレステリック液晶層で形成する場合には、複数層のコレステリック液晶層を有してもよい。
この場合には、複数のコレステリック液晶層の選択反射中波長は、同じでも異なってもよい。また、複数のコレステリック液晶層の螺旋のセンス、すなわち、選択的反射する円偏光の旋回方向も、同じでも異なってもよい。

本発明の光学素子１０において、液晶層１６は、コレステリック液晶層に制限はされない。すなわち、本発明の光学素子１０において、液晶層は、公知の各種の液晶層が利用可能である。
例えば、液晶層１６は、液晶化合物をコレステリック配向したコレステリック液晶層ではなく、液晶化合物をホモジニアス配向したものであってもよい。
また、液晶層１６は、棒状液晶化合物の長軸を厚さ方向に配向（垂直配向）したポジティブＣプレートであってもよく、円盤液晶の円盤面を基板面に平行に配向（水平配向）したネガティブＣプレートであってもよく、棒状液晶化合物を用いたＡプレートであってもよい。中でも、液晶層１６は、Ｃプレートであるのが好ましい。上述したコレステリック液晶層も、Ｃプレートの一種と言うことができる。

これらの液晶層１６は、上述したコレステリック液晶層の形成において、キラル剤を含有しない液晶組成物を調製して、同様に形成すればよい。

本発明の光学素子１０において、液晶層１６の厚さには制限はなく、光学素子１０の用途および液晶層１６の形成材料等に応じて、光学素子１０が必要な光学特性を発現できる厚さを、適宜、設定すればよい。

本発明の光学素子１０において、液晶層１６の上には、ポリマー層１８が形成される。
ポリマー層１８は、ポリマー（高分子化合物、樹脂）からなる層で、液晶層１６の凹凸面と、ほぼ同様の凹凸を有する。なお、ポリマー層１８は、両面共に、液晶層１６の凹凸面と同様の凹凸を有する。

本発明において、ポリマー層１８は、後述する光学素子１０の製造において、面方向の伸長および収縮によって、一方の面に凹凸を有する、膜厚分布を有する液晶層１６を形成するためのものである。すなわち、基本的に、ポリマー層１８は、光学素子１０となった時点では、光学的な作用等を発現するものではない。
従って、ポリマー層１８の形成材料には、制限はなく、光学素子１０の用途に応じた透明性などの光学特性を有するものであれば、公知のポリマーからなる層が、各種、利用可能である。

ここで、ポリマー層１８は、上述した液晶層１６の形成において、液晶層１６となる液晶組成物を塗布して、液晶化合物を配向し、必要に応じて乾燥した後、液晶化合物の架橋（液晶化合物の硬化）を行う前に、形成する。
また、ポリマー層１８は、ポリマー層１８となる材料を含む塗布液を塗布し、乾燥し、必用に応じ架橋（硬化）を行う、塗布法によって形成される。
そのため、ポリマー層１８を形成する塗布液は、塗布時に、液晶層１６を形成するための液晶組成物と相溶して混合することを防止する必要がある。

液晶化合物は、一般的に、疎水性である。従って、ポリマー層１８を形成するポリマーとしては、親水性のものが好適に利用される。
ポリマー層１８を形成する親水性のポリマーとしては、一例として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、セルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、アセチルセルロース、デンプン、プルラン、キチン、キトサン、ポリエチレングリコール、スルホベタイン構造含有ポリマー、グリセリン構造含有ポリマー、ボロン酸構造含有ポリマー、ポリスチレンスルホン酸、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、および、ポリ（２－オキサゾリン）等が例示される。
中でも、ＰＶＡおよびポリアクリル酸は好適に利用される。

ポリマー層１８の厚さには、制限はない。
上述のように、光学素子１０において、ポリマー層１８は光学的な作用等を発現するものではなく、光学素子１０の製造の際に、面方向の伸長および収縮によって、一方の面に凹凸を有する、膜厚分布を有する液晶層１６を形成するためのものである。従って、ポリマー層１８の厚さは、形成材料に応じて、伸長および収縮による凹凸の形成作用を発現する厚さを、適宜、設定すればよい。
ポリマー層１８の厚さは、０．０１～１０μｍが好ましく、０．１～１μｍがより好ましい。

ポリマー層の形成方法には、制限はなく、ポリマー層１８の形成材料に応じた公知の方法が、各種、利用可能である。
一例として、上述したように、ポリマー層１８となる材料を含む塗布液を調製し、この塗料を、未硬化の液晶層１６に塗布して、加熱して乾燥することによりポリマー層１８を形成する、塗布法による方法が例示される。例えば、ポリマー層１８をＰＶＡで形成する場合には、ＰＶＡを純水で溶解した塗布液を調製し、この塗布液を未硬化の液晶層に塗布して、塗布液を加熱して乾燥することで、ポリマー層１８を形成すればよい。

液晶化合物の配向が固定化され、かつ、膜厚分布が『１．１＜（面内の最大膜厚／面内の最小膜厚）＜１００』である液晶層１６を有する本発明の光学素子１０は、各種の用途に利用可能である。一例として、本発明の光学素子１０（液晶層１６）は、液晶層１６を形成する液晶化合物の種類および配向状態等に応じて、ＡプレートおよびＣプレート等として利用可能である。

Ａプレートは、ポジティブＡプレート（正のＡプレート）とネガティブＡプレート（負のＡプレート）との２種がある。フィルム面内の遅相軸方向（面内での屈折率が最大となる方向）の屈折率をｎｘ、面内の遅相軸と面内で直交する方向の屈折率をｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ポジティブＡプレートは式（Ａ１）の関係を満たすものであり、ネガティブＡプレートは式（Ａ２）の関係を満たすものである。なお、ポジティブＡプレートはＲｔｈが正の値を示し、ネガティブＡプレートはＲｔｈが負の値を示す。
式（Ａ１） ｎｘ＞ｎｙ≒ｎｚ
式（Ａ２） ｎｙ＜ｎｘ≒ｎｚ
なお、上記「≒」とは、両者が完全に同一である場合だけでなく、両者が実質的に同一である場合も包含する。「実質的に同一」とは、例えば、（ｎｙ－ｎｚ）×ｄが、－１０～１０ｎｍ、好ましくは－５～５ｎｍの場合も「ｎｙ≒ｎｚ」に含まれ、（ｎｘ－ｎｚ）×ｄが、－１０～１０ｎｍ、好ましくは－５～５ｎｍの場合も「ｎｘ≒ｎｚ」に含まれる。上記式において、「ｄ」は、フィルムの厚さである。
Ｃプレートは、ポジティブＣプレート（正のＣプレート）とネガティブＣプレート（負のＣプレート）との２種がある。ポジティブＣプレートは式（Ｃ１）の関係を満たすものであり、ネガティブＣプレートは式（Ｃ２）の関係を満たすものである。なお、ポジティブＣプレートはＲｔｈが負の値を示し、ネガティブＣプレートはＲｔｈが正の値を示す。
式（Ｃ１） ｎｚ＞ｎｘ≒ｎｙ
式（Ｃ２） ｎｚ＜ｎｘ≒ｎｙ
なお、上記「≒」とは、両者が完全に同一である場合だけでなく、両者が実質的に同一である場合も包含する。「実質的に同一」とは、例えば、（ｎｘ－ｎｙ）×ｄが、０～１０ｎｍ、好ましくは０～５ｎｍの場合も「ｎｘ≒ｎｙ」に含まれる。上記式において、「ｄ」は、フィルムの厚さである。
なお、Ｒｔｈは、厚さ方向のレタデーションである。

上述したように、本発明の光学素子１０において、液晶層１６は、配向膜１４（支持体１２）側の面が平坦で、逆側のポリマー層１８側の面が不規則な凹凸を二次元的に有する凹凸面となっていることで、膜厚分布を有する。
すなわち、液晶層１６は、面方向に膜厚が異なる。従って、液晶層１６がＣプレートである場合には、液晶層１６は、面方向に厚さ方向のレタデーションであるＲｔｈが異なる部分を有する。
特許文献１にも示されるように、Ｃプレートは、液晶ディスプレイにおいて、通常の視野角と、狭視野角とを切替える光学素子（視野角制御素子）に利用される。

図２に、本発明の光学素子１０を、視野角切替素子に利用した一例を概念的に示す。
図２に示す液晶ディスプレイ２０は、画像表示用の液晶パネル２４と、本発明の光学素子１０と、視野角切替用の第１偏光子２８ａと、視野角切替え用の切替用液晶セル２６と、視野角切替用の第２偏光子２８ｂとで構成される。図示例においては、視野角切替素子は、本発明の光学素子１０と、視野角切替用の第１偏光子２８ａと、視野角切替え用の切替用液晶セル２６と、視野角切替用の第２偏光子２８ｂとで構成される。
液晶パネル２４は、表示用液晶セル３０と、入射側偏光子３２と、出射側偏光子３４とを有する公知のもので、図中、液晶パネル２４の図中下方には、図示を省略する公知のバックライトユニットが配置される。
なお、図２においては、切替用液晶セル２６および表示用液晶セル３０を駆動するための透明電極等は省略している。

液晶パネル２４において、入射側偏光子３２および出射側偏光子３４の透過軸（吸収軸）の方向は、表示用液晶セル３０の種類に応じて、互いに直交（クロスニコル）しても、同方向であってもよい。
一方、出射側偏光子３４と、視野角切明用の第１偏光子２８ａと、視野角切明用の第２偏光子２８ｂとは、透過軸の方向を一致する、いわゆるパラニコル（パラレルニコル）で配置される。
また、本発明の光学素子１０は、Ｃプレートである。光学素子１０においては、液晶層１６が実質的にＣプレートとして作用する。なお、液晶層１６には、コレステリック液晶層も含む。

図２の左側に概念的に示すように、液晶ディスプレイ２０において、通常の視野角での画像表示を行う場合には、切替用液晶セル２６の液晶化合物２６ａは、出射側偏光子３４すなわち視野角切替用の第１偏光子２８ａおよび第２偏光子２８ｂの透過軸と、長軸方向を一致している。液晶化合物２６ａの長軸方向は、遅相軸の方向である。
従って、この状態では、切替用液晶セル２６は、光学的に何の作用も発現しない。すなわち、この状態では、液晶ディスプレイ２０は、液晶パネル２４の特性に応じた、通常の視野角で画像を観察できる。

これに対して、視野角を狭視野角化する場合には、切替用液晶セル２６を駆動して、図２の右側に概念的に示すように、切替用液晶セル２６の液晶化合物２６ａの長軸方向を厚さ方向に一致させる。すなわち、液晶化合物２６ａを垂直配向させる。
この状態では、液晶ディスプレイ２０を正面方向から観察した場合には、液晶化合物が垂直配向しているので、光は液晶化合物２６ａによる位相差の影響を受けることはなく、従って、画像を通常に観察できる。

一方、この状態で、液晶ディスプレイ２０を斜め方向から観察した場合には、光は、垂直配向している液晶化合物２６ａによる位相差の影響を受ける。この切替用液晶セル２６による位相差と、Ｃプレートである光学素子１０（液晶層１６）との位相差とが合計された位相差によって、斜め方向に進行する光は屈折され、その結果、遮光される。
そのため、視野角切替用の切替用液晶セル２６の液晶化合物２６ａを垂直配向した状態では、斜め方向からは画像を観察することができず、視野角を狭くすることができる。
この作用効果に関しては、基本的に、特許文献１に記載される装置と同様である。

ここで、本発明の光学素子１０は、実質的にＣプレートとして作用する液晶層１６が、一面に凹凸面を有し、すなわち、膜厚分布を有する。
従って、本発明の光学素子１０を用いる液晶ディスプレイ２０では、切替用液晶セル２６の液晶化合物２６ａを垂直配向して、狭視野角化した状態では、切替用液晶セル２６による位相差と、光学素子１０（液晶層１６）との位相差との合計が、面内方向で変化している。すなわち、液晶ディスプレイ２０では、狭視野角化した状態では、厚さ方向のレタデーションＲｔｈが、面方向で異なる。
その結果、視野角切替素子に本発明の光学素子１０を用いる液晶ディスプレイ２０では、狭視野角化した状態で斜め方向から観察した場合における遮光状態が、面方向で変化して、微細な模様が観察される。具体的には、視野角切替素子に本発明の光学素子１０を用いる液晶ディスプレイ２０では、狭視野角化した状態で斜め方向から観察した場合には、図３に概念的に示すような、明線と暗線とが、交互に、かつ、直交するｘ方向とｙ方向とに複雑に形成された、微細なパターンが観察される。

液晶セルと偏光子と通常のＣプレートを用いる従来の視野角切替素子を用いる液晶ディスプレイでは、狭視野角化した状態では、斜め方向から画像を観察した際における遮光状態が、面方向で一様である。そのため、遮光の程度、表示輝度、観察の仕方、および、絵柄等によっては、狭視野角化した状態で、斜め方向から観察した際に、画像が視認されてしまう場合も有る。
これに対して、視野角切替素子に本発明の光学素子１０を用いる液晶ディスプレイ２０によれば、狭視野角化した状態で斜め方向から画像を観察した場合に、遮光するのみならず、微細な模様が観察されるために、一様に遮光した場合に比して、より好適に画像が視認されにくくなる。

特に、液晶層１６を、上述したコレステリック液晶層として、かつ、選択反射中心波長を赤外線の領域とすることにより、より好適に、狭視野角化した際における斜め方向からの画像の視認性を低減できる。
上述したように、コレステリック液晶層は、特定の波長帯域の光を選択的に反射する。従って、選択反射中心波長を赤外線の領域にすることにより、狭視野角化した際に、正面からの画像の観察を妨害することはない。
一方で、周知のように、コレステリック液晶層は、斜め方向から光が入射した場合には、選択的な反射波長域が短波長側に変動する、いわゆるブルーシフト（短波シフト）が生じる。そのため、狭視野角化した際に、斜め方向から液晶ディスプレイ２０を観察すると、微細な模様が視認されるのみならず、この模様が、赤味を帯びた模様となる。

しかも、後に実施例でも示すが、後述する方法で製造する本発明の光学素子１０では、液晶層１６をコレステリック液晶層とした場合には、螺旋ピッチＰが、膜厚によって異なる。具体的には、膜厚が厚いほど、螺旋ピッチが長い。すなわち、凹部に比して、凸部の螺旋ピッチが長い。
上述したように、コレステリック液晶層の選択的な反射波長域は、螺旋ピッチによって異なり、螺旋ピッチが長いほど、長波長の光を選択的に反射する。従って、液晶層１６をコレステリック液晶層とすることにより、狭視野角化した状態で、斜め方向から画像を観察した際には、凸部と凹部とで、色味が異なる。

すなわち、本発明の光学素子１０において、液晶層１６をコレステリック液晶層とすることにより、本発明の光学素子１０を用いて視野角の切り替えを行う液晶ディスプレイにおいて、狭視野角化した状態で、斜め方向から観察すると、微細な模様が観察されるのみならず、微細な模様の色味の変化も生じる。
その結果、本発明の光学素子１０において、液晶層１６をコレステリック液晶層とすることにより、狭視野角化した際における画像の視認性を、より好適に低減できる。

本発明の光学素子１０において、液晶層１６をコレステリック液晶層とした際における、凹部と凸部とにおける螺旋ピッチの変動には、制限はない。
好ましくは、液晶層１６（コレステリック液晶層）の断面をＳＥＭで観察した画像において、隣接する凸部と凹部とにおいて、凸部の螺旋ピッチと凹部の螺旋ピッチとの比が『１．０５＜（凸部／凹部）＜１００』を満たすのが好ましく、『１．１＜（凸部／凹部）＜１０』を満たすのがより好ましく、『１．５＜（凸部／凹部）＜３』を満たすのがさらに好ましい。
凹部と凸部との螺旋ピッチの比を１．０５以上とすることにより、液晶ディスプレイを狭視野角化した状態における画像の視認性をより低減できる、コレステリック液晶相構造による反射色によって装飾性に優れる等の点で好ましい。
凹部と凸部との螺旋ピッチの比を１００以下とすることにより、歪みに伴う光学素子１０の白化が抑制できる等の点で好ましい。

なお、コレステリック液晶層の螺旋ピッチは、上述したように、液晶層１６の断面をＳＥＭで観察した画像において、明線間の距離の２倍である。
また、本発明において、凸部と凹部との螺旋ピッチの比は、１０点の隣接する凹凸において螺旋ピッチの比を測定し、その平均値を、その光学素子１０の液晶層１６における凹凸の螺旋ピッチの差とすればよい。

本発明の光学素子１０において、液晶層１６は、凹凸が不規則に形成された凹凸面を有し、膜厚分布が『１．１＜（面内の最大膜厚／面内の最小膜厚）＜１００』を満たす。
膜厚分布が１．１未満では、膜厚分布が小さすぎて、液晶層１６が膜厚分布に起因する十分な光学特性を発現できない等の不都合を生じる。
膜厚分布が１００を超えると、歪みに伴って光学素子１０が白化する等の不都合を生じる。
液晶層１６の膜厚分布は、『１．２＜（面内の最大膜厚／面内の最小膜厚）＜１０』が好ましく、『１．５＜（面内の最大膜厚／面内の最小膜厚）＜３』がより好ましい。

本発明の光学素子１０において、液晶層１６の膜厚分布は、以下のように測定する。
光学素子１０（液晶層１６）の任意の断面において、任意に選択した面内の１ｍｍの領域で膜厚の最大値と最小値とを測定して、（面内の最大膜厚／面内の最小膜厚）を算出する。この（面内の最大膜厚／面内の最小膜厚）の算出を、任意に選択した１０断面で行い、その平均値を、その光学素子１０の液晶層１６の膜厚分布とする。
なお、上述したコレステリック液晶層等も含めて、本発明において、断面とは、特に断りがない場合には、層および積層体の厚さ方向の断面である。

本発明の光学素子１０において液晶層１６は、凹凸面を光学顕微鏡で観察すると、上述した液晶ディスプレイ２０を狭視野角化して、斜め方向から観察した場合と同様、明線と暗線とが、交互に、かつ、直交するｘ方向とｙ方向とに複雑に形成されたような、微細なパターンが観察される（図３参照）。
ここで、液晶層１６は、この光学顕微鏡で観察した凹凸面において、隣接する明線と暗線との合計の太さで定義される、明線間隔が、１～１００μｍであるのが好ましく、１．５～２５μｍであるのがより好ましく、２～６μｍであるのがさらに好ましい。
明線間隔を１μｍ以上とすることにより、図３に示すような微細なパターンが視認しやすくなることで、液晶ディスプレイを狭視野角化した状態における画像の視認性をより低減できる等の点で好ましい。
明線間隔を１００μｍ以下とすることにより、表面ヘイズが発生しずらくなり正面からの視認性が優れる等の点で好ましい。
なお、液晶層の明線間隔は、凹凸面を光学顕微鏡で観察して、任意の１０点で隣接する明線と暗線の太さを測定し、その平均値を求めることで、測定すればよい。

このような本発明の光学素子１０は、各種の方法で製造できるが、好ましい製造方法として、図４に概念的に示す方法が例示される。
この製造方法では、まず、支持体１２の一方の面に、有機膜等を形成し、ラビング処理等の配向膜を形成するための公知の処理を施すことで、配向膜１４を形成する。有機膜の形成方法は、塗布法など、有機膜の形成材料に応じた公知の方法で形成すればよい。

次いで、配向膜１４の表面に、液晶層１６を形成するための液晶組成物を塗布する。塗布方法は、バーコータ等の公知の方法を利用すればよいのは、上述のとおりである。
次いで、必要に応じて液晶組成物の溶媒を蒸発して乾燥した後、加熱処理することにより、液晶化合物を配向して、液晶組成物層１６ａとする。この状態では、液晶化合物は、架橋しておらず、すなわち、液晶組成物層１６ａ（液晶化合物）は未硬化である。
一方で、ポリマーを純水等に溶解した、ポリマー層１８を形成するための塗布液を調製する。この塗布液を、未硬化の液晶組成物層１６ａの表面に塗布して、塗膜１８ａを形成して、図４の左側に概念的に示す状態とする。

次いで、ポリマー層１８となる塗膜１８ａを加熱乾燥する。なお、液晶層１６となる液晶組成物層１６ａにおける液晶化合物の配向は、この塗膜１８ａの加熱乾燥によって行ってもよい。
この加熱乾燥によって、ポリマー層１８は膨張して、図４の中央に概念的に示すように、面方向に大きくなる。また、液晶組成物層１６ａは未硬化であるので、ポリマー層１８の膨張に追従して、同様に面方向に大きくなる。

加熱乾燥によってポリマー層１８が形成された後、常温まで冷却すると、膨張したポリマー層１８が、当初の大きさに戻ろうとする。
しかしながら、ポリマー層１８は、液晶組成物層１６ａの上に積層されているので、単純に収縮することができない。その結果、収縮したポリマー層１８は、シワが寄った状態になり、不規則な凹凸が二次元的に形成された状態になる。
この時点では、液晶組成物層１６ａは未硬化である。そのため、図４の右側に概念的に示すように、液晶組成物層１６ａのポリマー層１８側の表面は、ポリマー層１８の凹凸に追従して、自発的に二次元的に凹凸が形成された状態になる。他方、液晶組成物層１６ａの配向膜１４側の面は、支持体１２に支持されているので、支持体１２（配向膜１４）の表面に応じた平坦性を保つ。

その後、例えば紫外線の照射等によって液晶化合物を架橋して、未硬化の液晶組成物層１６ａの硬化して液晶層１６を形成して、一方の面に凹凸を有し、他方の面が平坦である液晶層１６を有する、本発明の光学素子１０とする。

本発明の光学素子において、支持体１２、配向膜１４およびポリマー層１８は、必須の構成要素ではない。
例えば、本発明の光学素子は、上述した製造方法によって支持体１２、配向膜１４、液晶層１６およびポリマー層１８を形成して、図１に示す光学素子１０を作製した後に、支持体１２を剥離した、配向膜１４、液晶層１６およびポリマー層１８の３層を有する光学素子であってもよい。
あるいは、本発明の光学素子は、図１に示す光学素子１０を作製した後に、支持体１２および配向膜１４を剥離した、液晶層１６およびポリマー層１８の２層を有する光学素子であってもよい。
あるいは、本発明の光学素子は、図１に示す光学素子１０を作製した後に、ポリマー層１８を剥離した、支持体１２、配向膜１４および液晶層１６の３層を有する光学素子であってもよい。
あるいは、本発明の光学素子は、図１に示す光学素子１０を作製した後に、支持体１２、配向膜１４およびポリマー層１８を剥離した、液晶層１６のみからなる光学素子であってもよい。
さらに、ポリマー層を形成せず、液晶組成物の塗布によって形成した液晶組成物層に、凹凸を有する金型を押し付けつつ、液晶化合物の配向を行い、さらに、紫外線の照射等による液晶化合物の硬化を行い、液晶層の形成することにより、ポリマー層を有さない本発明の光学素子を作製してもよい。
すなわち、本発明の光学素子は、上述した凹凸面を有する液晶層１６を備えるものであれば、各種の層構成が利用可能である。

以上、本発明の光学素子について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。

以下に、実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。

［実施例１］
（支持体の作製）
厚さ６０μｍの長尺なトリアセチルセルロースフィルム（富士フイルム社製、ＴＡＣフィルム）を用意した。
下記の配向膜塗布液を調製し、撹拌しながら８５℃で一時間加熱溶解して、０．４５μｍフィルターでろ過した。
────────────────────────────────
配向膜塗布液
――――――――――――――――――――――――――――――――
・ＰＶＡ２０３(クラレ社製ポリビニルアルコール) ２．４質量部
・純水 ９７．６質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――
ＴＡＣフィルム上に、調製した配向膜塗布液を、乾燥後の膜厚が０．５μｍになるように塗布量を調節しながら塗布し、１００℃で２分間、乾燥を行った。
乾燥した塗布膜にラビング処理を施して、配向膜を有するフィルム状の支持体を作製した。ラビング処理の方向は、フィルム長手方向と平行とした。

（重合性液晶組成物１の調製）
下記の重合性組成物１を調製し、５０℃で１時間加熱溶解し、０．４５μｍのフィルターでろ過した。
─────────────────────────────────
重合性液晶組成物１
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・ディスコティック液晶化合物（化合物１０１） ８０質量部
・ディスコティック液晶化合物（化合物１０２） ２０質量部
・添加剤１ ０．９質量部
・添加剤２ ０．２５重量部
・光重合開始剤１ ３質量部
・キラル剤１ ３．０質量部
・メチルエチルケトン ４００質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

添加剤１

添加剤２

キラル剤１

光重合開始剤１

（光学素子の作製）
配向膜の表面に、調製した重合性液晶組成物１を、乾燥後の平均膜厚が４μｍになるよう塗布し、室温から１００℃に連続的に加温する工程で溶媒を乾燥させ、１００℃の乾燥ゾーンで塗膜をさらに約９０秒間加熱した。その後、常温に冷却し、液晶層となる、コレステリック配向の液晶組成物層を得た。

下記のポリマー層塗布液を調製し、撹拌しながら８５℃で一時間加熱溶解して、０．４５μｍフィルターでろ過した。
────────────────────────────────
ポリマー層塗布液
――――――――――――――――――――――――――――――――
・ＰＶＡ２０３(クラレ社製ポリビニルアルコール) ２．４質量部
・純水 ９７．６質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――
形成した液晶組成物層に、ポリマー層塗布液を、乾燥後の膜厚が０．２μｍになるように塗布量を調節しながら塗布した。その後、１００℃で２分間、乾燥を行った。
乾燥後、常温に冷却すると、液晶組成物層の表面に、自発的に特有の模様の凹凸構造が発生した。
続いて、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて紫外線を照射（３００ｍＪ／ｃｍ²）して、液晶化合物を架橋して液晶組成物層を硬化し、配向を固定化することにより液晶層を形成して、光学素子を得た。

また、支持体、配向膜およびポリマー層を剥離して、波長５５０ｎｍにおける液晶層の面内レタデーション（Ｒｅ）および厚さ方向のレタデーション（Ｒｔｈ）を測定した。その結果、Ｒｅ（５５０）は０ｎｍ、Ｒｔｈ（５５０）は５２０ｎｍであった。レタデーションの測定は、Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製のＡｘｏＳｃａｎを用いて行った。
また、分光光度計（日本分光社製、Ｖ－５５０）に大型積分球装置（日本分光社製、ＩＬＶ－４７１）を取り付けたものを用いて、光トラップによって測定したところ、法線方向からの光に対する透過率が最小となる波長すなわち選択反射中心波長は７４０ｎｍであった。

［実施例２］
ポリマー層の形成において、ポリマー層の厚さが１０μｍになるようにポリマー層塗布液を塗布した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。

［実施例３］
実施例１の重合性液晶組成物１に対して、さらに東京化成工業製の液晶（５ＣＢ）を１０質量部加えた。
この重合性液晶組成物を用いて液晶を形成した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。

［実施例４］
液晶層の形成において、乾燥後の平均膜厚が０．４μｍになるように重合性液晶組成物１を塗布した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。
［実施例５］
液晶層の形成において、乾燥後の平均膜厚が０．５μｍになるように重合性液晶組成物１を塗布した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。

［実施例６］
実施例１の光学素子のポリマー層の表面に、さらに、粘着剤（綜研化学製、ＳＫ２０５７、厚さ２５μｍ）を貼合した。
その後、再度、１００℃で２分加熱した後、常温まで冷却して、光学素子を作製した。
［実施例７］
液晶層の形成において、乾燥後の平均膜厚が８μｍになるように重合性液晶組成物１を塗布した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。
この光学素子のポリマー層の表面に、さらに、粘着剤（綜研化学製、ＳＫ２０５７、厚さ２５μｍ）を貼合した。
その後、再度、１００℃で２分加熱した後、常温まで冷却して、光学素子を作製した。

［実施例８］
ポリマー層の形成において、ポリマー層の厚さが０．００８μｍになるようにポリマー層塗布液を塗布した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。
［実施例９］
ポリマー層の形成において、ポリマー層の厚さが０．０１０μｍになるようにポリマー層塗布液を塗布した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。

［実施例１０］
実施例１と同様にして、液晶組成物の塗布までを行った。
この液晶組成物の塗膜に、２．７μの深さの溝をもった、二次元的な凹凸を有する金型を押し付けながら、１００℃で２分加熱して、液晶組成物層を形成した。
その後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて紫外線を照射（３００ｍＪ／ｃｍ²）して、液晶化合物を架橋して液晶組成物層を硬化し、配向を固定化することにより液晶層を形成して、光学素子を得た。

［実施例１１］
（支持体の作製）
富士フイルム社製の厚さ６０μｍのトリアセチルセルロースフィルム（ＴＡＣフィルム）を用意した。
下記の重合性液晶組成物２を調製し、均一な溶液を得た。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
重合性液晶組成物２
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・ディスコティック液晶化合物１０１ ８０質量部
・ディスコティック液晶化合物１０２ ２０質量部
・ディスコティック液晶化合物２０１（化合物２０１） ５．６質量部
・重合性モノマーＳ１ ５．６質量部
・フッ素系レベリング剤Ｆ１ ０．０９質量部
・光重合開始剤（Omnirad907、IGM Resins B.V.社製） ３質量部
・トルエン ５６０質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

化合物２０１

重合性モノマーＳ１

フッ素系レベリング剤Ｆ１

ＴＡＣフィルム上に、重合性液晶組成物２を塗布し、室温から１００℃に連続的に加温する工程で溶媒を乾燥した。次いで、１００℃の乾燥ゾーンで、塗膜をさらに約９０秒間加熱後、常温に冷却し、液晶層を形成した。
これ以降は、実施例１と同様にして、ポリマー層を形成し、光学素子を得た。

［比較例１］
ポリマー層を形成しない以外は、実施例１と同様に光学素子を作製した。
［比較例２］
ポリマー層の形成において、ポリマー層の厚さが１１μｍになるようにポリマー層塗布液を塗布した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。
［比較例３］
実施例１の重合性液晶組成物１に対して、さらに東京化成工業製の液晶（５ＣＢ）を１２質量部加えた。
この重合性液晶組成物を用いて液晶を形成した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。

［評価］
作製した各光学素子に対して、以下の測定を行った。

（液晶層の平均厚さ、液晶層の膜厚分布）
作製した光学素子の断面を切削した上で、断面方向から光ＳＥＭによって液晶層の厚さを任意に選択した１ｍｍに渡って観察し、平均の厚さを算出した。
液晶層の膜厚分布は、上記で得られた液晶層の膜厚の最大値と最小値とから算出した。
液晶層の平均厚さ、および、液晶層の膜厚分布は、この測定を任意の１０断面で行い、その平均値を、各光学素子における測定結果とした。

（明線間隔）
光学顕微鏡によって、光学素子の表面を観察し、凹凸構造に起因して発生している明線と暗線に対して、隣接する明線と暗線との太さの合計を、任意の位置で１０点測定し、平均した。

（凸部／凹部の螺旋ピッチの比（螺旋ピッチ比））
作製した光学素子の断面を切削した上で、隣接する凸部と凹部とで、コレステリック液晶相の螺旋ピッチの比（凸部／凹部）を算出した。
なお、螺旋ピッチは、断面方向からＳＥＭにて液晶層を観察した際に見られるコレステリック液晶相の明線および暗線に対して、明線間の距離の２倍を、螺旋ピッチとした。
螺旋ピッチ比の測定は、任意の１０点で行い、その平均値を測定結果とした。

（狭視野角化した際の斜め方向からの画像の視認性（画像視認性））
図２に示すような、画像表示用の液晶パネル、作製した光学素子、切替用第１偏光子、切替用液晶セル、および、切替用第２偏光子を有する、液晶ディスプレイを作製した。
画像表示用の液晶パネルの出射側偏光子と、切替用偏光子（第１および第２）とは、透過軸の方向を一致させた（パラニコル）。また、切替用液晶セルは、棒状液晶化合物を用い、長軸の方向を偏光子の透過軸に一致させた。
このような液晶ディスプレイについて、斜めからの視野を妨げる狭視野角状態で、極角３０℃方向から表示画像を目視で見た際にディスプレイに表示されている文字の可読性について、０～６点（高いほど可読性が低い）の官能評価を実施し、２０人による合計得点で評価した。
結果を下記の表に示す。

上記の表に示されるように、液晶層が『１．１＜（面内の最大膜厚／面内の最小膜厚）＜１００』の膜厚分布を有する本発明の光学素子は、液晶ディスプレイの視野角切替用の素子として用いた場合に、狭視野角化した状態で斜め方向からの観察した際の画像の視認性を、好適に低くできる。
特に、実施例１～実施例９に示されるように、液晶層をコレステリック液晶層とし、凸部と凹部との螺旋ピッチ比（凸部／凹部）を１．０５～１００の範囲とすることにより、より好適に、液晶ディスプレイを狭視野角化した状態で斜め方向からの観察した際の画像の視認性を低くできる。また、実施例４～実施例７に示されるように、明線間隔を１～１００μｍとすることにより、同様に、より好適に、狭視野角化した状態で斜め方向からの観察した際の画像の視認性を低くできる。
これに対して、液晶層が膜厚分布を有さない比較例１、液晶層の膜厚分布が小さ過ぎる比較例２、逆に大きすぎる比較例３は、いずれも、狭視野角化した状態で斜め方向からの観察した際の画像が視認されてしまい、液晶ディスプレイの好適な狭視野角化を行うことができない。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

本発明の光学素子は、例えば、液晶ディスプレイ等の各種のディスプレイにおける視野角切替用の素子等に好適に利用可能である。

１０ 光学素子
１２ 支持体
１４ 配向膜
１６ 液晶層
１６ａ 液晶組成物層
１８ ポリマー層
１８ａ 塗膜
２０ 液晶ディスプレイ
２４ 液晶パネル
２６ 切替用液晶セル
２６ａ 液晶化合物
２８ａ 第１偏光子
２８ｂ 第２偏光子
３０ 表示用液晶セル
３２ 入射側偏光子
３４ 出射側偏光子

Claims (9)

1. 液晶化合物の配向が固定化されており、かつ、膜厚分布が１．１＜（面内の最大膜厚／面内の最小膜厚）＜１００である液晶層と、ポリマー層と、を有し、
   前記ポリマー層は、膜厚が０．０１～１０μｍで、前記液晶層の凹凸を有する面に積層され、かつ、前記液晶層の凹凸に追従する層である、光学素子。
2. 前記液晶層の一方の主面のみに凹凸を有する、請求項１に記載の光学素子。
3. 前記液晶層の光学顕微鏡で主面を観察した際に、交互に存在する明線および暗線が観察され、明線と暗線との合計の太さで定義される明線間隔が、１～１００μｍである、請求項１または２に記載の光学素子。
4. 前記液晶層において、前記液晶化合物がコレステリック配向されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の光学素子。
5. 前記液晶層の膜厚分布に応じて、前記液晶層が厚いほど、前記コレステリック配向された液晶化合物の螺旋ピッチが長い、請求項４に記載の光学素子。
6. 隣接する凹凸において、凸部の螺旋ピッチと凹部の螺旋ピッチとの比が『１．０５＜（凸部／凹部）＜１００』を満たす、請求項５に記載の光学素子。
7. 前記液晶層において、液晶化合物がホモジニアス配向されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の光学素子。
8. 支持体を有する、請求項１～７のいずれか１項に記載の光学素子。
9. 前記液晶層は、前記支持体が設けられる側が平坦である、請求項８に記載の光学素子。

Images