JP4377633B2 - 位相差光学素子、その製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents

位相差光学素子、その製造方法及び液晶表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、液晶表示装置等に組み込まれて用いられる位相差光学素子に係り、とりわけ、負のＣプレートとして作用する位相差層と、Ａプレートとして作用する位相差層とを備え、液晶セルへ入射及び／又は液晶セルから出射された光のうち当該液晶セルの法線から傾斜した方向に出射される光の偏光状態を補償する位相差光学素子、その製造方法、及び位相差光学素子を備えた液晶表示装置に関する。
図９は、従来の一般的な液晶表示装置を示す概略分解斜視図である。
図９に示すように、従来の液晶表示装置１００は、入射側の偏光板１０２Ａと、出射側の偏光板１０２Ｂと、液晶セル１０４とを備えている。
このうち、偏光板１０２Ａ、１０２Ｂは、所定の振動方向の振動面を有する直線偏光のみを選択的に透過させるように構成されたものであり、それぞれの振動方向が相互に直角の関係になるようにクロスニコル状態で対向して配置されている。また、液晶セル１０４は画素に対応する多数のセルを含むものであり、偏光板１０２Ａ、１０２Ｂの間に配置されている。
ここで、このような液晶表示装置１００において、液晶セル１０４が、負の誘電異方性を有するネマチック液晶が封止されたＶＡ（Vertical Alignment）方式（図中、液晶のダイレクターを点線で模式的に図示）を採用している場合を例に挙げると、入射側の偏光板１０２Ａを透過した直線偏光は、液晶セル１０４のうち非駆動状態のセルの部分を透過する際に、位相シフトされずに透過し、出射側の偏光板１０２Ｂで遮断される。これに対し、液晶セル１０４のうち駆動状態のセルの部分を透過する際には、直線偏光が位相シフトされ、この位相シフト量に応じた量の光が出射側の偏光板１０２Ｂを透過して出射される。これにより、液晶セル１０４の駆動電圧を各セル毎に適宜制御することにより、出射側の偏光板１０２Ｂ側に所望の画像を表示することができる。なお、液晶表示装置１００としては、上述したような光の透過及び遮断の態様をとるものに限らず、液晶セル１０４のうち非駆動状態のセルの部分から出射された光が出射側の偏光板１０２Ｂを透過して出射される一方で、駆動状態のセルの部分から出射された光が出射側の偏光板１０２Ｂで遮断されるように構成された液晶表示装置も存在している。
ところで、上述したようなＶＡ方式の液晶セル１０４のうち非駆動状態のセルの部分を直線偏光が透過する場合を考えると、液晶セル１０４は複屈折性を有しており、厚さ方向の屈折率と面方向の屈折率とが異なるので、入射側の偏光板１０２Ａを透過した直線偏光のうち液晶セル１０４の法線に沿って入射した光は位相シフトされずに透過するものの、入射側の偏光板１０２Ａを透過した直線偏光のうち液晶セル１０４の法線から傾斜した方向に入射した光は液晶セル１０４を透過する際に位相差が生じて楕円偏光となる。この現象は、ＶＡ方式の液晶セル１０４内のあるセルが非駆動状態であるときに、液晶セル１０４内で垂直方向に配向した液晶分子が、正のＣプレートとして作用することに起因したものである。なお、液晶セル１０４を透過する光（透過光）に対して生じる位相差の大きさは、液晶セル１０４内に封入された液晶分子の複屈折値や、液晶セル１０４の厚さ、透過光の波長等にも影響される。
以上の現象により、液晶セル１０４内のあるセルが非駆動状態であり、本来的には直線偏光がそのまま透過され、出射側の偏光板１０２Ｂで遮断されるべき場合であっても、液晶セル１０４の法線から傾斜した方向に出射された光の一部が出射側の偏光板１０２Ｂから洩れてしまうことになる。
このため、上述したような従来の液晶表示装置１００においては、正面から観察される画像に比べて、液晶セル１０４の法線から傾斜した方向から観察される画像の表示品位が悪化しやすいという問題（視角依存性の問題）がある。
上述したような従来の液晶表示装置１００における視角依存性の問題を改善するため、現在までに様々な技術が開発されており、その一つとして、例えば特許文献１に記載されているように、コレステリック規則性の構造を有する位相差層（複屈折性を示す位相差層）を備えた位相差光学素子を用い、このような位相差光学素子を液晶セルと偏光板との間に配置することにより光学補償を行うようにした液晶表示装置が知られている。
ここで、コレステリック規則性の構造を有する位相差光学素子では、λ＝ｎａｖ・ｐ（ｐ：液晶分子の螺旋構造における螺旋（ヘリカル）ピッチ、ｎａｖ：螺旋軸に直交する平面内での平均屈折率）で表される選択反射波長が、例えば特許文献２に記載されているように、透過光の波長よりも小さくなるか又は大きくなるように調整している。
上述したような位相差光学素子においては、上述した液晶セルの場合と同様に、位相差層の法線から傾斜した方向に入射する直線偏光は、位相差層を透過する際に位相差が生じて楕円偏光となる。この現象は、コレステリック規則性の構造が、負のＣプレートとして作用することに起因したものである。なお、位相差層を透過する光（透過光）に対して生じる位相差の大きさは、位相差層内の液晶分子の複屈折値や、位相差層の厚さ、透過光の波長等にも影響される。
従って、上述したような位相差光学素子を用いれば、正のＣプレートとして作用するＶＡ方式の液晶セルで生じる位相差と、負のＣプレートとして作用する位相差光学素子の位相差層で生じる位相差とが相殺するように、位相差光学素子の位相差層を適宜設計することにより、液晶表示装置の視角依存性の問題を大幅に改善することが可能である。
なお、このような液晶表示装置の視角依存性の問題は、例えば特許文献３に記載されているように、負のＣプレートとして作用する位相差層（即ち、面方向の屈折率をＮｘ，Ｎｙ、厚さ方向の屈折率をＮｚとしたときに、Ｎｘ＝Ｎｙ＞Ｎｚの関係を有する位相差層）と、Ａプレートとして作用する位相差層（即ち、面方向の屈折率をＮｘ，Ｎｙ、厚さ方向の屈折率をＮｚとしたときに、Ｎｘ＞Ｎｙ＝Ｎｚの関係を有する位相差層）とを併用すると、さらに大幅に改善することが可能である。
しかしながら、上述した従来の位相差光学素子（コレステリック規則性の構造を有し、負のＣプレートとして作用する位相差層）を液晶セルと偏光板との間に配置する場合には、視覚依存性の問題は改善することができるものの、表示画像に明暗模様等が発生して、表示品位を著しく低下させることがあることが判明した。特に、上述したように、位相差光学素子において、負のＣプレートとして作用する位相差層とＡプレートとして作用する位相差層とを併用する場合に、表示品位の低下が顕著であることが判明した。
本発明の発明者は、このような位相差光学素子（負のＣプレートとして作用する位相差層とＡプレートとして作用する位相差層とを備えたもの）により明暗模様等が発生する原因について実験及びコンピュータシミュレーションを用いて鋭意研究を行った結果、その原因の一つが位相差層の表面における液晶分子のダイレクターの方向にあることを突き止めた。
なお、本発明者は既に、コレステリック規則性を有する液晶層を一つ又は複数備えた円偏光抽出光学素子において、液晶層の表面における液晶分子のダイレクターの方向や、隣接した液晶層の界面近傍の液晶分子のダイレクターの方向に関して各種の提案をしているが（特許文献４及び５）、これらの提案はあくまでもコレステリック規則性を有する単層の液晶層又は互いに積層された複数の液晶層を備えた円偏光抽出光学素子に関するものであり、上述したような位相差光学素子（負のＣプレートとして作用する位相差層とＡプレートとして作用する位相差層とを備えたもの）に好適な構成は必ずしも明確ではなかった。
特開平３−６７２１９号公報 特開平４−３２２２２３号公報 特開平１１−２５８６０５号公報 特開２００２−１８９１２４号公報 特願２００１−６０３９２号（特開２００２−２５８０５３号公報参照）
本発明はこのような背景の下でなされたものであり、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも表示画像に明暗模様等を発生させることがなく、表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができる、負のＣプレートとして作用する位相差層とＡプレートとして作用する位相差層とを含んでなる位相差光学素子、その製造方法及び位相差光学素子を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、第１の解決手段として、プレーナー配向されたコレステリック規則性の構造を有し、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層であって、前記構造に起因した選択反射光の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように前記構造の螺旋ピッチが調整されたＣプレート型位相差層と、前記Ｃプレート型位相差層に隣接して積層され、ネマチック規則性の構造を有し、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層とを備え、前記Ｃプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面のうち前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向と、前記Ａプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面のうち前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向とが実質的に一致していることを特徴とする位相差光学素子を提供する。
なお、上述した第１の解決手段において、前記Ｃプレート型位相差層の前記２つの主たる表面のうち、前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向と、前記Ａプレート型位相差層から離間している側の表面における液晶分子のダイレクターの方向とが実質的に平行であることが好ましい。
また、上述した第１の解決手段において、前記Ｃプレート型位相差層のうち前記Ａプレート型位相差層から離間している側の表面における液晶分子のダイレクターの方向と、前記Ａプレート型位相差層のうち前記Ｃプレート型位相差層から離間している側の表面における液晶分子のダイレクターの方向とが実質的に平行であることが好ましい。
さらに、上述した第１の解決手段において、前記Ｃプレート型位相差層の前記２つの主たる表面のうち、前記Ａプレート型位相差層側の表面と、前記Ａプレート型位相差層から離間している側の表面との間に、実質的に０．５×整数倍のピッチ数の螺旋構造を有することが好ましい。
さらに、上述した第１の解決手段において、前記Ｃプレート型位相差層は、カイラルネマチック液晶が３次元架橋されて固定化された構造、又は、高分子コレステリック液晶がガラス状に固定化された構造を有することが好ましい。
さらに、上述した第１の解決手段において、前記Ａプレート型位相差層は、ネマチック液晶が３次元架橋されて固定化された構造、又は、高分子ネマチック液晶がガラス状に固定化された構造を有することが好ましい。
本発明は、第２の解決手段として、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、コレステリック規則性を有する第１液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第１液晶をコーティングする工程と、コーティングされた前記第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成する工程と、形成された前記Ｃプレート型位相差層上に直接、ネマチック規則性を有する第２液晶をコーティングする工程と、コーティングされた前記第２液晶の前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Ｃプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成する工程とを含むことを特徴とする、位相差光学素子の製造方法を提供する。
なお、上述した第２の解決手段において、前記第１液晶は、コレステリック規則性を有する重合性モノマー分子及びコレステリック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で３次元架橋により固化され、前記第２液晶は、ネマチック規則性を有する重合性モノマー分子及びネマチック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第２液晶の前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Ｃプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で３次元架橋により固化されることが好ましい。
また、上述した第２の解決手段において、前記第１液晶は、コレステリック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化され、前記第２液晶は、ネマチック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第２液晶の前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Ｃプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化されることが好ましい。
ここで、上述した第２の解決手段において、前記Ｃプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向が実質的に平行となるように、前記第１液晶のコーティングの厚さを調整することが好ましい。
また、上述した第２の解決手段において、前記Ｃプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記液晶を固化させるように、前記配向膜の表面から離間している側の表面に他の配向膜を当接させることが好ましい。
さらに、上述した第２の解決手段において、前記Ａプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記液晶を固化させるように、前記Ｃプレート型位相差層の表面から離間している側の表面に他の配向膜を当接させることが好ましい。
本発明は、第３の解決手段として、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、ネマチック規則性を有する第１液晶をコーティングする工程と、コーティングされた前記第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成する工程と、形成された前記Ａプレート型位相差層上に直接、コレステリック規則性を有する第２液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第２液晶をコーティングする工程と、コーティングされた前記第２液晶の前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Ａプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成する工程とを含むことを特徴とする、位相差光学素子の製造方法を提供する。
なお、上述した第３の解決手段において、前記第１液晶は、ネマチック規則性を有する重合性モノマー分子及びネマチック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で３次元架橋により固化され、前記第２液晶は、コレステリック規則性を有する重合性モノマー分子及びコレステリック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第２液晶の前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Ａプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で３次元架橋により固化されることが好ましい。
また、上述した第３の解決手段において、前記第１液晶は、ネマチック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化され、前記第２液晶は、コレステリック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第２液晶の前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Ａプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化されることが好ましい。
ここで、上述した第３の解決手段において、前記Ｃプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向が実質的に平行となるように、前記第２液晶のコーティングの厚さを調整することが好ましい。
また、上述した第３の解決手段において、前記Ｃプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記第２液晶を固化させるように、前記Ａプレート型位相差層の表面から離間している側の表面に他の配向膜を当接させることが好ましい。
さらに、上述した第３の解決手段において、前記Ａプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記第２液晶を固化させるように、前記配向膜の表面から離間している側の表面に他の配向膜を当接させることが好ましい。
本発明は、第４の解決手段として、液晶セルと、前記液晶セルを挟むように配置された一対の偏光板と、前記液晶セルと前記一対の偏光板の少なくとも一方との間に配置された、上述した第１の解決手段に係る位相差光学素子とを備え、前記位相差光学素子は、前記液晶セルへ入射及び／又は前記液晶セルから出射された所定の偏光状態の光のうち当該液晶セルの法線から傾斜した方向に出射される光の偏光状態を補償することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本発明の第１の解決手段に係る位相差光学素子によれば、プレーナー配向されたコレステリック規則性の構造を有し、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層に、ネマチック規則性の構造を有し、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を隣接して積層した位相差光学素子において、Ｃプレート型位相差層の構造に起因した選択反射光の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように前記構造の螺旋ピッチを調整し、且つ、Ｃプレート型位相差層及びＡプレート型位相差層の互いに隣接する側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を実質的に一致させるようにしているので、液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも表示画像に明暗模様等を発生させることがなく、表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができる。
ここで、本発明の第１の解決手段に係る位相差光学素子においては、Ｃプレート型位相差層の２つの主たる表面における液晶分子のダイレクターの方向が実質的に平行であるようにすることにより、明暗模様等の発生をより効果的に抑制して、表示品位の低下をさらに抑制することができる。
また、本発明の第１の解決手段に係る位相差光学素子においては、互いに隣接して積層されたＣプレート型位相差層及びＡプレート型位相差層の互いに離間する２つの主たる表面における液晶分子のダイレクターの方向が実質的に平行であるようにすることにより、明暗模様等の発生をさらに効果的に抑制することができる。
さらに、本発明の第１の解決手段に係る位相差光学素子においては、Ｃプレート型位相差層の２つの主たる表面の間に、実質的に０．５×整数倍のピッチ数の螺旋構造を有するようにすることにより、Ｃプレート型位相差層の２つの主たる表面における液晶分子のダイレクターの方向を正確に一致させることができ、これにより、明暗模様等の発生をより効果的に抑制して、表示品位の低下をさらに抑制することができる。
本発明の第２の解決手段に係る位相差光学素子の製造方法によれば、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、コレステリック規則性を有する第１液晶をコーティングして、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成し、次いで、この形成されたＣプレート型位相差層上に直接、ネマチック規則性を有する第２液晶をコーティングして、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成しているので、負のＣプレートとして作用する位相差層とＡプレートとして作用する位相差層とを含んでなる位相差光学素子であって、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、且つ、表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができる位相差光学素子を容易に製造することができる。
本発明の第３の解決手段に係る位相差光学素子の製造方法によれば、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、ネマチック規則性を有する第１液晶をコーティングして、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成し、次いで、この形成されたＡプレート型位相差層上に直接、コレステリック規則性を有する第２液晶をコーティングして、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成しているので、負のＣプレートとして作用する位相差層とＡプレートとして作用する位相差層とを含んでなる位相差光学素子であって、表示画像に明暗模様を発生させることがなく、且つ、表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができる位相差光学素子を容易に製造することができる。
本発明の第４の解決手段によれば、液晶表示装置の液晶セルと偏光板との間に位相差光学素子を配置し、液晶セルへ入射及び／又は液晶セルから出射された所定の偏光状態の光のうち当該液晶セルの法線から傾斜した方向に出射される光の偏光状態を補償するので、液晶表示装置における明暗模様の発生を抑制するとともにコントラストを向上させることができ、表示品位の低下を抑制することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、図１により、本実施の形態に係る位相差光学素子について説明する。
図１に示されるように、位相差光学素子１０は、プレーナー配向されたコレステリック規則性の構造を有するＣプレート型位相差層１２と、Ｃプレート型位相差層１２に隣接して積層され、ネマチック規則性の構造を有するＡプレート型位相差層１４とを備えている。
このうち、Ｃプレート型位相差層１２は、厚さ方向（法線１５の方向）に直交するように配置された互いに対向する２つの主たる表面（広い方の表面）１２Ａ、１２Ｂを有している。なお、Ｃプレート型位相差層１２は、コレステリック規則性の構造に起因して異方性、即ち複屈折性を有し、厚さ方向の屈折率と面方向の屈折率とが異なるので、負のＣプレートとして作用する。即ち、３次元直交座標系で、Ｃプレート型位相差層１２の面方向の屈折率をＮｘ、Ｎｙ、厚さ方向の屈折率をＮｚとすると、Ｎｘ＝Ｎｙ＞Ｎｚの関係となっている。
また、Ａプレート型位相差層１４は、厚さ方向（法線１５の方向）に直交するように配置された互いに対向する２つの主たる表面（広い方の表面）１４Ａ、１４Ｂを有している。なお、Ａプレート型位相差層１２は、ネマチック規則性の構造に起因して異方性、即ち複屈折性を有し、面方向の屈折率が異なるので、（正の）Ａプレートとして作用する。即ち、３次元直交座標系で、Ａプレート型位相差層１４の面方向の屈折率をＮｘ、Ｎｙ、厚さ方向の屈折率をＮｚとすると、Ｎｘ＞Ｎｙ＝Ｎｚの関係となっている。
ここで、Ｃプレート型位相差層１２のうちＡプレート型位相差層１４側の表面１２Ｂにおける液晶分子のダイレクターＣｂの方向と、Ａプレート型位相差層１４のうちＣプレート型位相差層１２側の表面１４Ａにおける液晶分子のダイレクターＮａの方向とが実質的に一致している。なお、Ｃプレート型位相差層１２の表面１２Ｂにおける液晶分子のダイレクターＣｂの方向とＡプレート型位相差層１４の表面１４Ａにおける液晶分子のダイレクターの方向のばらつきの範囲は、±１０°以内、好ましく±５°以内、さらに好ましくは±１°以内である。
なお、ここでいう「実質的に一致する」とは、液晶分子のダイレクターの方向がほぼ１８０度ずれている場合、即ち液晶分子の頭及び尻が同一の方向にある場合も含むものである。これは、多くの場合、液晶分子の頭と尻とを光学的に区別することができないからである。なお、この関係は、後述する場合（Ｃプレート型位相差層１２の２つの主たる表面１２Ａ、１２Ｂにおける液晶分子のダイレクターＣａ、Ｃｂの方向が「実質的に平行である」場合や、Ｃプレート型位相差層１２及びＡプレート型位相差層１４の互いに離間する２つの表面１２Ａ、１４Ｂにおける液晶分子のダイレクターＣａ、Ｎｂの方向が「実質的に平行である」場合）も同様である。
また、「液晶分子」という用語は、一般的には液体の流動性と結晶の異方性とを兼ね備えた分子という意味で用いられるが、本明細書においては、流動性を有する状態で有していた異方性を保持しつつ固化された分子についても便宜上、「液晶分子」という用語を用いることとする。分子が流動性を有する状態で有していた異方性を保持しつつ固化させる方法としては、例えば、重合可能な基を有する液晶性分子（重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子）を架橋させる方法や、高分子液晶（液晶ポリマー）をガラス転移温度以下に冷却する方法等がある。
なお、Ｃプレート型位相差層１２の２つの主たる表面のうち、一方の表面１２Ａにおける液晶分子のダイレクターＣａの方向はその面内で実質的に一致しており、他方の表面１２Ｂにおける液晶分子のダイレクターＣｂの方向もその面内で実質的に一致していることが好ましい。なお、Ｃプレート型位相差層１２の一方の表面１２Ａ及び他方の表面１２Ｂにおける液晶分子のダイレクターＣａ、Ｃｂの方向のばらつきの範囲は、±１０°以内、好ましく±５°以内、さらに好ましくは±１°以内であることが好ましい。
ここで、Ｃプレート型位相差層１２の表面１２Ａ、１２Ｂにおいて、液晶分子のダイレクターＣａ、Ｃｂの方向が実質的に一致しているか否かは、Ｃプレート型位相差層１２の断面を透過型電子顕微鏡で観察することによって判別することができる。詳細には、透過型電子顕微鏡により、コレステリック規則性の液晶構造のまま固化されたＣプレート型位相差層１２の断面を観察すると、コレステリック規則性の液晶構造特有の、分子の螺旋ピッチに相当する明暗模様が観察される。従って、このとき、各表面１２Ａ、１２Ｂにおいて、面に沿って明暗の濃度にばらつきがなくほぼ同程度に見えれば、この面内の液晶分子のダイレクターの方向が実質的に一致しているものと判断することができる。
なお、図１に示す位相差光学素子１０において、コレステリック規則性の構造を有し、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層１２は、複屈折性を有しており、厚さ方向の屈折率と面方向の屈折率とが異なっている。従って、Ｃプレート型位相差層１２に直線偏光が入射する場合には、Ｃプレート型位相差層１２の法線１５の方向に入射した直線偏光は位相シフトされずに透過されるものの、Ｃプレート型位相差層１２の法線１５から傾斜した方向に入射した直線偏光はＣプレート型位相差層１２を透過する際に位相差が生じて楕円偏光となる。なお逆に、Ｃプレート型位相差層１２の法線１５から傾斜した方向に楕円偏光が入射した場合には、入射した楕円偏光を直線偏光にすることも可能である。
これに対し、ネマチック規則性の構造を有し、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層１４も複屈折性を有しているが、面方向の屈折率が異なっている。即ち、表面１４Ａ、１４Ｂに沿った方向でも、ダイレクターＮａ、Ｎｂの方向の屈折率と、ダイレクターＮａ、Ｎｂに垂直な方向の屈折率とが異なる。なお、ダイレクターＮａ、Ｎｂに垂直な方向の屈折率と、厚さ方向の屈折率とは等しい。
従って、このような、複屈折の態様が方向的に異なる２種類の位相差層（Ｃプレート型位相差層１２及びＡプレート型位相差層１４）を併用して位相差光学素子を構成することにより、法線１５の方向に透過する光及び法線１５から傾斜した方向に透過する光の双方に対して位相シフト作用を施すことができ、多様な光学的補償を実現することができる。
なおこのとき、Ｃプレート型位相差層１２及びＡプレート型位相差層１４が互いに隣接して積層され、且つ、Ｃプレート型位相差層１２及びＡプレート型位相差層１４の互いに隣接する側の表面１２Ｂ、１４Ａにおける液晶分子のダイレクターＣｂ、Ｎａの方向が実質的に一致しているので、液晶表示装置の液晶セルと偏光板との間に配置した場合でも表示画像に明暗模様等を発生させることがなく、表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができる。
なお、Ｃプレート型位相差層１２においては、コレステリック規則性の構造に起因した選択反射光の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲（選択反射波長が入射光の波長よりも小さくなるか又は大きくなる範囲）に存在するように構造の螺旋ピッチが調整されている。これにより、例えば入射光が可視光線であるような場合であっても、液晶分子の螺旋構造による選択反射によって入射光（可視光線）が反射されることがなく、着色等の問題が生じない。
ここで、コレステリック規則性の構造を有するＣプレート型位相差層１２における選択反射の現象について簡単に説明しておく。
コレステリック規則性の構造は一般的に、液晶のプレーナー配列に基づいて、一方向の旋光成分（円偏光成分）と、これと逆回りの旋光成分とを分離する旋光選択特性（偏光分離特性）を有している。
このような現象は、円偏光二色性として知られ、液晶分子の螺旋構造における旋回方向を適宜選択すると、この旋回方向と同一の旋光方向を有する円偏光成分が選択的に反射される。
この場合の最大旋光偏光光散乱（選択反射のピーク）は、次式（１）の選択反射波長λ０で生じる。
λ０＝ｎａｖ・ｐ … （１）
ここで、ｐは液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチ、ｎａｖは螺旋軸に直交する平面内の平均屈折率である。
一方、このときの選択反射光の波長バンド幅Δλは、次式（２）で表される。
Δλ＝Δｎ・ｐ … （２）
ここで、Δｎは常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率との差として表される複屈折値である。
即ち、このようなコレステリック規則性の構造において、入射した無偏光は、上述したような偏光分離特性に従って、選択反射波長λ０を中心とした波長バンド幅△λの範囲の光の右旋又は左旋の円偏光成分の一方が反射され、他方の円偏光成分及び選択反射波長以外の他の波長領域の光（無偏光）が透過される。なお、反射された右旋又は左旋の円偏光成分は、通常の反射とは異なり、旋回方向が反転されることなく反射される。
ここで、着色が問題となる可視光線の波長バンド幅は３８０〜７８０ｎｍであるので、コレステリック規則性の構造に起因した選択反射光の選択反射波長が３８０ｎｍ以下か又は７８０ｎｍ以上であるようにコレステリック規則性の構造を構成するとよい。これにより、Ｃプレート型位相差層１２に負のＣプレートとしての作用を発現させながら、入射光（可視光線）を反射してしまうことによる着色等の問題を防止することができる。なお、選択反射光の選択反射波長が入射光の波長よりも小さい場合には、旋光作用が小さくなるので、より好ましい。
次に、図２により、本実施の形態に係る位相差光学素子の変形例について説明する。
図２に示されるように、位相差光学素子２０は、プレーナー配向されたコレステリック規則性の構造を有するＣプレート型位相差層２２と、Ｃプレート型位相差層２２に隣接して積層され、ネマチック規則性の構造を有するＡプレート型位相差層１４とを備えている。
このうち、Ｃプレート型位相差層２２は、図１に示す位相差光学素子１０のＣプレート型位相差層１２と同様に負のＣプレートとして作用するものであり、厚さ方向（法線１５の方向）に直交するように配置された互いに対向する２つの主たる表面（広い方の表面）２２Ａ、２２Ｂを有している。
ここで、Ｃプレート型位相差層２２の２つの主たる表面２２Ａ、２２Ｂのうち、Ａプレート型位相差層１４側の表面２２Ｂにおける液晶分子のダイレクターＣｂの方向と、Ａプレート型位相差層１４から離間している側の表面２２Ａにおける液晶分子のダイレクターＣａの方向とは実質的に平行である。なお、Ｃプレート型位相差層２２の一方の表面２２Ｂにおける液晶分子のダイレクターＣｂの方向（平均方向）と他方の表面２２Ａにおける液晶分子のダイレクターＣａの方向（平均方向）とがなす角度は±１０°以内、好ましく±５°以内、さらに好ましくは±１°以内であることが好ましい。
また、Ｃプレート型位相差層２２のうちＡプレート型位相差層１４から離間している側の表面２２Ａにおける液晶分子のダイレクターＣａの方向と、Ａプレート型位相差層１４のうちＣプレート型位相差層２２から離間している側の表面１４Ｂにおける液晶分子のダイレクターＮｂの方向とは実質的に平行である。なお、Ｃプレート型位相差層２２の表面２２Ａにおける液晶分子のダイレクターＣａの方向（平均方向）とＡプレート型位相差層１４の表面１４Ｂにおける液晶分子のダイレクターＮｂの方向（平均方向）とがなす角度は±１０°以内、好ましく±５°以内、さらに好ましくは±１°以内であることが好ましい。
ここで、図２に示す位相差光学素子２０においては、Ｃプレート型位相差層２２の２つの主たる表面２２Ａ、２２Ｂにおける液晶分子のダイレクターＣａ、Ｃｂの方向を正確に一致（即ち平行に）させるため、Ｃプレート型位相差層２２の厚さを、コレステリック規則性の構造（螺旋構造）の螺旋ピッチｐの０．５×整数倍とし、表面２２Ａ、２２Ｂの間に、実質的に０．５×整数倍のピッチ数の螺旋構造が形成されるようにするとよい。このようにすることにより、例えば図３（Ａ）〜（Ｃ）に模式的に示されるように、光学的に、液晶分子のコレステリック規則性の螺旋ピッチｐの半分の距離で厚さが割り切れることとなり、単純化された理論式である上式（１）からの光学的なズレ、特に螺旋軸に沿って入射する入射光に対する位相シフト差による偏光状態の乱れが抑制される。
なお、図２に示す位相差光学素子２０は、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層の構成が異なる点を除いて、他は、図１に示す位相差光学素子１０の構成と略同一であるので、その他の構成についての詳細な説明は省略する。
ここで、位相差光学素子１０、２０のＣプレート型位相差層１２、２２及びＡプレート型位相差層１４の材料としては、３次元架橋可能な液晶性モノマー又は液晶性オリゴマー（重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子）を用いることができる他、冷却によりガラス状に固化することが可能な高分子液晶（液晶ポリマー）を用いることもできる。
このうち、Ｃプレート型位相差層１２、２２及びＡプレート型位相差層１４の材料として、３次元架橋可能な重合性モノマー分子を用いる場合は、特開平７−２５８６３８号公報や特表平１０−５０８８８２号公報に開示されているような、液晶性モノマー及びキラル化合物の混合物を用いることができる。また、３次元架橋可能な重合性オリゴマー分子を用いる場合は、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が望ましい。なお、「３次元架橋」とは、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を互いに３次元的に重合して、網目（ネットワーク）構造の状態にすることを意味する。このような状態にすることにより、液晶分子をコレステリック規則性の構造又はネマチック規則性の構造のままで光学的に固定化することができ、光学膜としての取り扱いが容易な、常温で安定したフィルム状の膜とすることができる。
ここで、３次元架橋可能な重合性モノマー分子を用いる場合を例に挙げると、液晶性モノマーを所定の温度で液晶相にするとネマチック液晶になる。また、この液晶性モノマーにカイラル剤を添加することによりカイラルネマチック液晶（コレステリック液晶）が得られる。より具体的な例を示すと、例えば一般式（１）〜（１１）に示されるような液晶性モノマーを用いることができる。なお、一般式（１１）で示される液晶性モノマーの場合には、Ｘは２〜５（整数）であることが好ましい。
Figure 0004377633
また、カイラル剤としては、例えば一般式（１２）〜（１４）に示されるようなカイラル剤を用いることが好ましい。なお、一般式（１２）、（１３）で示されるカイラル剤の場合、Ｘは２〜１２（整数）であることが好ましく、また、一般式（１４）で示されるカイラル剤の場合、Ｘは２〜５（整数）であることが好ましい。なお、一般化式（１２）において、Ｒ４は水素又はメチル基を示す。
Figure 0004377633
一方、Ｃプレート型位相差層１２、２２及びＡプレート型位相差層１４の材料として、液晶ポリマーを用いる場合には、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖及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、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。
次に、このような構成からなる本実施の形態に係る位相差光学素子１０（２０）の製造方法について説明する。
（第１の製造方法）
まず、図４（Ａ）〜（Ｅ）により、Ｃプレート型位相差層１２（２２）及びＡプレート型位相差層１４の材料として、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を用いる場合の製造方法について説明する。
(1) Ｃプレート型位相差層の形成
この場合には、図４（Ａ）に示されるように、ガラス基板又はＴＡＣ（三酢酸セルロース）フィルム等の高分子フィルム１６上に配向膜１７を形成しておき、その上に、図４（Ｂ）に示されるように、コレステリック規則性を有する重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１８をコーティングし、配向膜１７の配向規制力によって配向させる。このとき、コーティングされた重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１８は液晶層を構成している。
なお、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１８を所定の温度で液晶層にした場合には、ネマチック液晶になるが、ここに任意のカイラル剤を添加すれば、カイラルネマチック液晶（コレステリック液晶）となる。具体的には例えば、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子に、カイラル剤を数％〜１０％程度入れるとよい。なお、カイラル剤の種類を変えてカイラルパワーを変えるか、あるいは、カイラル剤の濃度を変化させることにより、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子の分子構造に起因する選択反射波長を制御することができる。なお、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１８は、その固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整されている。
また、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１８は、コーティングし易いように粘度を低下させるため、必要に応じて、トルエンやＭＥＫ等の溶媒に溶かしてコーティング液としてもよい。この場合には、紫外線や電子線の照射により３次元架橋する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。好ましくは、コーティング液をコーティングするコーティング工程を行った後、溶媒を蒸発させる乾燥工程を行い、次いで、液晶層になる温度を保持した後、液晶を配向させる配向工程を行うようにするとよい。
次に、この配向状態のまま、即ち、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１８の配向膜１７側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、配向膜１７の表面の配向規制力によって規制した状態で、図４（Ｃ）に示されるように、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１８を、予め添加しておいた光重合開始剤と外部から照射した紫外線とによって重合を開始させるか、又は電子線で直接重合を開始させることにより、３次元架橋（ポリマー化）して固化すれば、上述したような負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層１２が形成される。
ここで、配向膜１７の配向規制力の方向を配向膜１７上の全範囲で実質的に一致させておけば、Ｃプレート型位相差層１２のうち配向膜１７に接触する表面１２Ａにおける液晶分子のダイレクターの方向を、その接触面内で実質的に一致させることができる。
この場合、Ｃプレート型位相差層１２のうち配向膜１７から離間している側の表面１２Ｂにおける液晶分子のダイレクターの方向を、当該表面１２Ｂの全範囲において実質的に一致させるためには、Ｃプレート型位相差層１２の膜厚を均一にするとよい。また、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示されるように、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示される工程のうち、重合性モノマー分子（重合性オリゴマー分子）１８を配向膜１７上にコーティングした後であって、重合性モノマー分子（重合性オリゴマー分子）１８を３次元架橋する前に、第２の配向膜１７Ａを、コーティングした重合性モノマー分子（重合性オリゴマー分子）１８上に重ねるようにしてもよい（図５（Ｃ））。これにより、Ｃプレート型位相差層１２の表面１２Ｂにおける液晶分子のダイレクターの方向を、より確実に表面１２Ｂの全範囲において実質的に一致させることができる。
この状態で、図４（Ｃ）におけると同様に、紫外線又は電子線の照射により配向膜１７と第２の配向膜１７Ａとの間で重合性モノマー分子（重合性オリゴマー分子）１８を３次元架橋することにより、上述したような負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層１２が形成される（図５（Ｄ））。
なお、第２の配向膜１７Ａは、紫外線又は電子線の照射の後工程でＣプレート型位相差層１２から剥離するとよい。
ここで、配向膜１７及び／又は第２の配向膜１７Ａは、従来から知られている方法で作製することができる。例えば、上述したようなガラス基板又はＴＡＣフィルム等の高分子フィルム１６上にＰＩ（ポリイミド）又はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を成膜してラビングする方法や、ガラス基板又はＴＡＣフィルム等の高分子フィルム１６上に光配向膜となる高分子化合物を成膜して偏光ＵＶ（紫外線）を照射する方法を用いる他、延伸したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等を用いることもできる。
また、配向膜１７が形成される基材としてＴＡＣフィルム等の高分子フィルム（有機材料）を用いる場合には、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１８を溶かしたコーティング液中の溶媒で基材が侵されないように、高分子フィルム上にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の耐溶剤性のあるバリア層を設けて、その上にコーティング液をコーティングするようにするとよい。なお、ＰＶＡをバリア層として用いる場合には、このＰＶＡをラビングすればそれが配向膜を兼ねることとなる。
(2) Ａプレート型位相差層の形成
その後、図４（Ｄ）に示されるように、以上のようにして形成されたＣプレート型位相差層１２上に直接、別に用意しておいた、所定の温度でネマチック液晶相を呈する、ネマチック規則性を有する他の重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１９をコーティングし、Ｃプレート型位相差層１２の表面１２Ｂの配向規制力によって配向させる。このとき、コーティングされた重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１９は液晶層を構成している。
なお、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１９は、コーティングし易いように粘度を低下させるため、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１８と同様に、必要に応じて、トルエンやＭＥＫ等の溶媒に溶かしてコーティング液としてもよい。この場合には、紫外線や電子線の照射により３次元架橋する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。好ましくは、コーティング液をコーティングするコーティング工程を行った後、溶媒を蒸発させる乾燥工程を行い、次いで、液晶層になる温度を保持した後、液晶を配向させる配向工程を行うようにするとよい。
次に、この配向状態のまま、即ち、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１９のＣプレート型位相差層１２側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、Ｃプレート型位相差層１２の表面の配向規制力によって規制した状態で、図４（Ｅ）に示されるように、重合性モノマー分子（又は重合性オリゴマー分子）１９を、予め添加しておいた光重合開始剤と外部から照射した紫外線とによって重合を開始させるか、又は電子線で直接重合を開始させることにより、３次元架橋（ポリマー化）して固化すれば、上述したようなＡプレートとして作用するＡプレート型位相差層１４が形成される。
ここで、Ａプレート型位相差層１４のうちＣプレート型位相差層１２から離間している側の表面１４Ｂにおける液晶分子のダイレクターの方向を、当該表面１４Ｂの全範囲において実質的に一致させるためには、Ｃプレート型位相差層１２の膜厚を均一にした上でさらにＡプレート型位相差層１４の膜厚を均一にしたり、又、Ｃプレート型位相差層１４を３次元架橋して固化する際に、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示される第２の配向膜１７Ａを用いた上でさらに、Ａプレート型位相差層１４を３次元架橋して固化する際にも、重合性モノマー分子（重合性オリゴマー分子）１９のうちＣプレート型位相差層１２の表面１２Ｂから離間している側の表面に、図５（Ｃ）（Ｄ）に示される第２の配向膜１７Ａと同様の第２の配向膜を設けるようにしてもよい。
なお、図２に示されるような位相差光学素子２０を製造する場合には、Ｃプレート型位相差層２２のうち配向膜１７から離間している側の表面２２Ｂにおける液晶分子のダイレクターＣｂの方向を、Ｃプレート型位相差層２２のうち配向膜１７側の表面２２Ａにおける液晶分子のダイレクターＣａの方向と一致させたり、Ａプレート型位相差層１４のうちＣプレート型位相差層２２から離間している側の表面１４Ｂにおける液晶分子のダイレクターＮｂの方向を、Ｃプレート型位相差層２２のうちＡプレート型位相差層１４から離間している側の表面２２Ａにおける液晶分子のダイレクターＣａの方向と一致させる必要がある。この場合には、Ｃプレート型位相差層２２及びＡプレート型位相差層１４の厚さが、液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチの０．５×整数倍となるように、コーティングされる液晶の厚さを調整するか、図５（Ｃ）（Ｄ）に示されるような第２の配向膜１７Ａを用いるようにするとよい。なお、第２の配向膜１７Ａを用いる場合は、Ｃプレート型位相差層２２における配向膜１７と反対側の表面２２Ｂ、又はＡプレート型位相差層１４におけるＣプレート型位相差層２２と反対側の表面１４Ｂに第２の配向膜１７Ａを当接させる。
以上により、Ｃプレート型位相差層１２（２２）及びＡプレート型位相差層１４が隣接して積層された位相差光学素子１０（２０）が製造される。
（第２の製造方法）
次に、図６（Ａ）〜（Ｅ）により、Ｃプレート型位相差層１２（２２）及びＡプレート型位相差層１４の材料として、液晶ポリマーを用いる場合の製造方法について説明する。
(1) Ｃプレート型位相差層の形成
この場合には、図６（Ａ）に示されるように、ガラス基板又はＴＡＣフィルム等の高分子フィルム１６上に配向膜１７を形成しておき、その上、図６（Ｂ）に示されるように、コレステリック規則性を有する液晶ポリマー３２をコーティングし、配向膜１７の配向規制力によって配向させる。このとき、コーティングされた液晶ポリマー３２は液晶層を構成している。
なお、液晶ポリマー３２としては、液晶ポリマーそれ自体にカイラル能を有しているコレステリック液晶ポリマーそのものを用いてもよいし、ネマチック系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーの混合物を用いてもよい。具体的には例えば、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖及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、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。
このような液晶ポリマー３２は、温度によって状態が変わり、例えばガラス転移温度が９０℃、アイソトロピック転移温度が２００℃である場合は、９０℃〜２００℃の間でコレステリック液晶の状態を呈し、これを室温まで冷却すればコレステリック構造を有したままでガラス状に固化させることができる。
なお、液晶ポリマー３２のコレステリック規則性の構造に起因する、入射光の選択反射波長を調整する方法としては、コレステリック系液晶ポリマーを用いる場合には、公知の方法で液晶分子中のカイラルパワーを調整すればよい。また、ネマチック系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーとの混合物を用いる場合は、その混合比を調整すればよい。
また、液晶ポリマー３２は、コーティングし易いように粘度を低下させるため、必要に応じて、トルエンやＭＥＫ等の溶媒に溶かしてコーティング液としてもよい。この場合には、冷却する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。好ましくは、コーティング液をコーティングするコーティング工程を行った後、溶媒を蒸発させる乾燥工程を行い、次いで、液晶を配向させる配向工程を行うようにするとよい。
次に、この配向状態のまま、即ち、液晶ポリマー３２の配向膜１７側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で、図６（Ｃ）に示されるように、液晶ポリマー３２をガラス転移温度（Ｔｇ）以下に冷却してガラス状に固化すれば、上述したような負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層１２が形成される。
ここで、配向膜１７の配向規制力の方向を配向膜１７上の全範囲で実質的に一致させておけば、Ｃプレート型位相差層１２のうち配向膜１７に接触する表面１２Ａにおける液晶分子のダイレクターの方向を、その接触面内で実質的に一致させることができる。
この場合、Ｃプレート型位相差層１２のうち配向膜１７から離間している側の表面１２Ｂにおける液晶分子のダイレクターの方向を、当該表面１２Ｂの全範囲において実質的に一致させるためには、Ｃプレート型位相差層１２の膜厚を均一にするとよい。また、液晶ポリマー３２のうち配向膜１７から離間している側の表面にも図５（Ｃ）（Ｄ）に示されるような第２の配向膜１７Ａを設けるようにするとよい。これにより、Ｃプレート型位相差層１２の表面１２Ｂにおける液晶分子のダイレクターの方向を、より確実に表面１２Ｂの全範囲において実質的に一致させることができる。なお、第２の配向膜１７Ａは、冷却後の後工程でＣプレート型位相差層１２から剥離するとよい。
ここで、配向膜１７及び／又は第２の配向膜１７Ａは、上述した第１の製造方法と同様のものを用いることができる。また、配向膜１７が形成される基材としてＴＡＣフィルム等の高分子フィルム（有機材料）を用いる場合には、液晶ポリマー３２を溶かしたコーティング液中の溶媒で基材が侵されないように、上述した第１の製造方法と同様に、高分子フィルム上にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の耐溶剤性のあるバリア層を設けて、その上にコーティング液をコーティングするようにするとよい。
(2) Ａプレート型位相差層の形成
その後、図６（Ｄ）に示されるように、以上のようにして形成されたＣプレート型位相差層１２上に直接、別に用意しておいた、所定の温度でネマチック液晶相を呈する、ネマチック規則性を有する他の液晶ポリマー３４をコーティングし、Ｃプレート型位相差層１２の表面１２Ｂの配向規制力によって配向させる。このとき、コーティングされた液晶ポリマー３４は液晶層を構成している。
なお、液晶ポリマー３４としては、例えば上述した特開平１１−２９３２５２号公報に記載されているようなネマチック系液晶ポリマーを用いる。
このような液晶ポリマー３４は、温度によって状態が変わり、所定の温度範囲でネマチック液晶の状態を呈し、これを室温まで冷却すればネマチック構造を有したままでガラス状に固化させることができる。
なお、液晶ポリマー３４は、コーティングし易いように粘度を低下させるため、液晶ポリマー３２と同様に、必要に応じて、トルエンやＭＥＫ等の溶媒に溶かしてコーティング液としてもよい。この場合には、冷却する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程が必要となる。好ましくは、コーティング液をコーティングするコーティング工程を行った後、溶媒を蒸発させる乾燥工程を行い、次いで、液晶を配向させる配向工程を行うようにするとよい。
次に、この配向状態のまま、即ち、液晶ポリマー３４のＣプレート型位相差層１２側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、Ｃプレート型位相差層１２の表面の配向規制力によって規制した状態で、図６（Ｅ）に示されるように、液晶ポリマー３４を液晶ポリマーをガラス転移温度（Ｔｇ）以下に冷却してガラス状に固化すれば、上述したようなＡプレートとして作用するＡプレート型位相差層１４が形成される。
ここで、Ａプレート型位相差層１４のうちＣプレート型位相差層１２から離間している側の表面１４Ｂにおける液晶分子のダイレクターの方向を、当該表面１４Ｂの全範囲において実質的に一致させるためには、Ｃプレート型位相差層１２の膜厚を均一にした上でさらにＡプレート型位相差層１４の膜厚を均一にしたり、又、Ｃプレート型位相差層１４を冷却して固化する際に、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示される第２の配向膜１７Ａを用いた上でさらに、Ａプレート型位相差層１４を冷却して固化する際にも、液晶ポリマー３４のうちＣプレート型位相差層１２の表面１２Ｂから離間している側の表面に、図５（Ｃ）（Ｄ）に示される第２の配向膜１７Ａと同様の第２の配向膜を設けるようにしてもよい。
なお、図２に示されるような位相差光学素子２０を製造する場合には、Ｃプレート型位相差層２２のうち配向膜１７から離間している側の表面２２Ｂにおける液晶分子のダイレクターＣｂの方向を、Ｃプレート型位相差層２２のうち配向膜１７側の表面２２Ａにおける液晶分子のダイレクターＣａの方向と一致させたり、Ａプレート型位相差層１４のうちＣプレート型位相差層２２から離間している側の表面１４Ｂにおける液晶分子のダイレクターＮｂの方向を、Ｃプレート型位相差層２２のうちＡプレート型位相差層１４から離間している側の表面２２Ａにおける液晶分子のダイレクターＣａの方向と一致させる必要がある。この場合には、Ｃプレート型位相差層１２及びＡプレート型位相差層１４の厚さが、液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチの０．５×整数倍となるように、コーティングされる液晶の厚さを調整するか、図５（Ｃ）（Ｄ）に示されるような第２の配向膜１７Ａを用いるようにするとよい。なお、第２の配向膜１７Ａを用いる場合は、Ｃプレート型位相差層１２における配向膜１７と反対側の表面２２Ｂ、又はＡプレート型位相差層１４におけるＣプレート型位相差層１２と反対側の表面１４Ｂに第２の配向膜１７Ａを当接させる。
以上により、Ｃプレート型位相差層１２（２２）及びＡプレート型位相差層１４が隣接して積層された位相差光学素子１０（２０）が製造される。
なお、上述した実施の形態においては、いずれの場合も、ガラス基板又はＴＡＣフィルム等の高分子フィルム１６上に形成された配向膜１７上にて、最初にコレステリック規則性の構造を有するＣプレート型位相差層１２（２２）を形成した後、このＣプレート型位相差層１２（２２）上にネマチック規則性の構造を有するＡプレート型位相差層１４を形成するようにしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでなく、最初にネマチック規則性の構造を有するＡプレート型位相差層１４を形成した後、このＡプレート型位相差層１４上にコレステリック規則性の構造を有するＣプレート型位相差層１２（２２）を形成するようにしてもよい。なお、この場合には、Ａプレート型位相差層１４上に直接、コレステリック規則性を有する液晶をコーティングし、この液晶のＡプレート型位相差層１４側の表面における液晶分子のダイレクターの方向をＡプレート型位相差層１４の表面の配向規制力によって規制した状態で液晶を固化させ、Ｃプレート型位相差層１２（２２）を形成することとなる。なお、このような製造方法におけるその他の手順及び条件等は、上述した製造方法の場合と基本的に同様であるので、詳細な説明は省略する。
また、上述した実施の形態においては、いずれの場合も、位相差光学素子は一層のＣプレート型位相差層１２（２２）及び一層のＡプレート型位相差層１４からなる二層構成をとっているが、本発明はこれに限定されるものでなく、上述したようなＣプレート型位相差層及びＡプレート型位相差層の少なくとも一方を二層以上とし、三層以上の構成をとるようにしてもよい。これにより、一層多様な態様の光学的補償を実現することができる。
さらに、上述した実施の形態に係る位相差光学素子１０、２０は、例えば、図７に示されるような液晶表示装置６０に組み込んで用いることができる。
図７に示す液晶表示装置６０は、入射側の偏光板１０２Ａと、出射側の偏光板１０２Ｂと、液晶セル１０４とを備えている。
このうち、偏光板１０２Ａ、１０２Ｂは、所定の振動方向の振動面を有する直線偏光のみを選択的に透過させるように構成されたものであり、それぞれの振動方向が相互に直角の関係になるようにクロスニコル状態で対向して配置されている。また、液晶セル１０４は画素に対応する多数のセルを含むものであり、偏光板１０２Ａ、１０２Ｂの間に配置されている。
ここで、液晶表示装置６０において、液晶セル１０４は、負の誘電異方性を有するネマチック液晶が封止されたＶＡ方式を採用しており、入射側の偏光板１０２Ａを透過した直線偏光は、液晶セル１０４のうち非駆動状態のセルの部分を透過する際には、位相シフトされずに透過し、出射側の偏光板１０２Ｂで遮断される。これに対し、液晶セル１０４のうち駆動状態のセルの部分を透過する際には、直線偏光が位相シフトされ、この位相シフト量に応じた量の光が出射側の偏光板１０２Ｂを透過して出射される。これにより、液晶セル１０４の駆動電圧を各セル毎に適宜制御することにより、出射側の偏光板１０２Ｂ側に所望の画像を表示することができる。
このような構成からなる液晶表示装置６０において、液晶セル１０４と出射側の偏光板１０２Ｂ（液晶セル１０４から出射された所定の偏光状態の光を選択的に透過させる偏光板）との間に、上述した実施の形態に係る位相差光学素子１０（２０）が配置されており、このような位相差光学素子１０（２０）により、液晶セル１０４から出射された所定の偏光状態の光のうち液晶セル１０４の法線から傾斜した方向に出射される光の偏光状態を補償することができるようになっている。
ここで、位相差光学素子１０（２０）は、位相差光学素子１０（２０）に含まれるＣプレート型位相差層１２（２２）が液晶セル１０４側を向き、位相差光学素子１０（２０）に含まれるＡプレート型位相差層１４が偏光板１０２Ｂ側を向くように配置することが好ましく、これにより、所望の性能を効果的に得ることができる。
以上のとおり、上述した構成からなる液晶表示装置６０によれば、液晶表示装置６０の液晶セル１０４と出射側の偏光板１０２Ｂとの間に、上述した実施の形態に係る位相差光学素子１０（２０）を配置し、液晶セル１０４から出射された光のうち液晶セル１０４の法線から傾斜した方向に出射される光の偏光状態を補償するので、視角依存性の問題を効果的に改善しながら、液晶表示装置６０における明暗模様の発生を抑制するとともにコントラストを向上させることができ、表示品位の低下を抑制することができる。
なお、図７に示す液晶表示装置６０は、光が厚さ方向の一方の側から他方の側へ透過する透過型であるが、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、上述した実施の形態に係る位相差光学素子１０（２０）は反射型の液晶表示装置や反射／透過両用型の液晶表示装置にも同様に組み込んで用いることができる。
また、図７に示す液晶表示装置６０では、上述した実施の形態に係る位相差光学素子１０（２０）を液晶セル１０４と出射側の偏光板１０２Ｂとの間に配置しているが、光学補償の態様によっては、位相差光学素子１０（２０）を液晶セル１０４と入射側の偏光板１０２Ａとの間に配置してもよい。また、位相差光学素子１０（２０）を液晶セル１０４の両側（液晶セル１０４と入射側の偏光板１０２Ａとの間、及び液晶セル１０４と出射側の偏光板１０２Ｂとの間）に配置してもよい。なお、液晶セル１０４と入射側の偏光板１０２Ａとの間、又は液晶セル１０４と出射側の偏光板１０２Ｂとの間に配置される位相差光学素子は一つに限らず、複数配置されていてもよい。ただし、いずれの場合にも、位相差光学素子１０（２０）は、位相差光学素子１０（２０）に含まれるＣプレート型位相差層１２が液晶セル１０４側を向き、位相差光学素子１０（２０）に含まれるＡプレート型位相差層１４が偏光板１０２Ａ又は偏光板１０２Ｂ側を向くように配置することが好ましい。
次に、上述した実施の形態の実施例について、比較例を参照しながら述べる。
（実施例１）
実施例１では、負のＣプレートとして作用する位相差層及びＡプレートとして作用する位相差層の膜厚を一定として、各位相差層の表面における液晶分子のダイレクターの方向を一致させた。
両端末に重合可能なアクリレートを有するとともに中央部のメソゲンと前記アクリレートとの間にスペーサーを有する、ネマチックアイソトロピック転移温度が１１０℃であるモノマー分子（上記化学式（１１）で示されるような分子構造を有するもの）９０部と、両端末に重合可能なアクリレートを有するカイラル剤分子（上記化学式（１４）で示されるような分子構造を有するもの）１０部とを溶解させたトルエン溶液（カイラルネマチック液晶溶液）を準備した。なお、前記トルエン溶液には、前記モノマー分子に対して５重量％の光重合開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製、イルガキュア（登録商標）９０７）を添加した。（なお、このようにして得られるカイラルネマチック液晶に関しては、配向膜上で、そのラビング方向±５度の範囲に液晶分子のダイレクターが揃うことを確認している。）
一方、透明なガラス基板上に、溶媒に溶かしたポリイミド（ＪＳＲ株式会社製、オプトマー（登録商標）ＡＬ１２５４）をスピンコータによりスピンコーティングし、乾燥後、２００℃で成膜し（膜厚０．１μｍ）、一定方向にラビングして配向膜として機能するようにした。
そして、このような配向膜付きのガラス基板をスピンコ一ターにセットし、前記モノマー分子等を溶解したトルエン溶液をできるだけ膜厚が一定になるような条件でスピンコーティングした。
次に、８０℃で前記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させ、さらに、コーティングされた塗膜のうち前記配向膜付きのガラス基板（第１の配向膜）とは反対側の表面上に、別に用意しておいた配向膜付きのガラス基板（第２の配向膜）を配置して塗膜を両側から挟み込んだ。なおこのとき、第１の配向膜及び第２の配向膜のラビング方向が一致するようにした。
そして、前記塗膜に紫外線を照射し、塗膜中の光重合開始剤から発生するラジカルによってモノマー分子のアクリレートを３次元架橋して固化（ポリマー化）し、コレステリック規則性の構造を有する層を形成した。またこのとき、上述した、別に用意しておいた配向膜付きのガラス基板（第２の配向膜）は剥離した。なお、このときの塗膜の膜厚は２．０μｍ±１．５％であった。また、分光光度計で測定したところ、塗膜の選択反射帯域の中心波長は２８０ｎｍであった。
また、このようにして形成した、上記コレステリック規則性の構造を有する層を自動複屈折測定装置（王子計測機器（株）製 商品名ＫＯＢＲＡ（商標登録）２１ＡＤＨ）で測定したところ、負のＣプレート（位相差層）として作用していることが確認できた。
次に、以上のようにして形成した、上記コレステリック規則性の構造を有する層の上に、カイラル剤を含んでいないこと以外は上記と同一の成分を含むトルエン溶液（ネマチック液晶溶液）をできるだけ膜厚が一定になるような条件でスピンコーティングした。
その後、８０℃で前記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させて塗膜を形成し、さらに、この塗膜上に紫外線を照射し、塗膜中の光重合開始剤から発生するラジカルによってモノマー分子のアクリレートを３次元架橋して固化（ポリマー化）し、ネマチック規則性の構造を有する層を形成した。
これにより、最終的に、コレステリック規則性の構造を有する層及びネマチック規則性の構造を有する層が隣接して積層された位相差光学素子が製造された。なお、このときの総膜厚は３．５μｍ±１．５％だった。
また、このようにして製造された位相差光学素子を自動複屈折測定装置（王子計測機器（株）製 商品名ＫＯＢＲＡ（商標登録）２１ＡＤＨ）を用いて測定したところ、負のＣプレートとＡプレートとが複合した状態で作用していることが確認できた。
さらに、コレステリック規則性の構造を有する層（負のＣプレートとして作用する位相差層）及びネマチック規則性の構造を有する層（Ａプレートとして作用する位相差層）の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、負のＣプレートとして作用する位相差層内の明暗模様は互いに平行な状態であった（このことから、負のＣプレートとして作用する位相差層では螺旋軸の方向が一致していることが分かる）。また、Ａプレートとして作用する位相差層内には明暗模様はなかった（このことから、Ａプレートとして作用する位相差層内では液晶分子のダイレクターの方向が一致していることが分かる）。また、Ａプレートとして作用する位相差層の２つの主たる表面のコントラストは一致しており、さらに、負のＣプレートとして作用する位相差層の２つの主たる表面のコントラストも一致していた（このことから、Ａプレートとして作用する位相差層の２つの主たる表面の液晶分子のダイレクターの方向が一致しており、負のＣプレートとして作用する位相差層の２つの主たる表面の液晶分子のダイレクターの方向も一致していることが分かる。）
さらに、図８に示されるように、直線偏光板７０Ａ、７０Ｂをクロスニコル状態にして、その間に、作製した位相差光学素子１０を挟んで目視で観察したところ、面内に観察される明暗模様は極僅かだった。
（比較例１）
比較例１では、実施例１において、負のＣプレートとして作用する位相差層の膜厚を不均一にして、液晶分子のダイレクターの方向を乱した。
即ち、スピンコーターの条件を変更して、コレステリック規則性の構造を有する層（負のＣプレートとして作用する位相差層）の膜厚を２．０μｍ±５％にし、第２の配向膜を用いなかった以外は実施例１と同様に作製した位相差光学素子を、同様に観察したところ、面内にはっきりとした明暗模様が観察された。
（比較例２）
比較例２では、実施例１において、負のＣプレートとして作用する位相差層が形成される配向膜のラビング方向を不均一にして、液晶分子のダイレクターの方向を乱した。
即ち、配向膜のラビング方向を面内で不均一にした以外は実施例１と同様に作製した位相差光学素子を、同様に観察したところ、面内にはっきりとした明暗模様が観察された。
（実施例２）
実施例２では、負のＣプレートとして作用する位相差層の膜厚を一定とし、且つ、螺旋ピッチを合わせることにより、その層の互いに対向する２つの主たる表面における液晶分子のダイレクターの方向を平行にした。
即ち、負のＣプレートとして作用する位相差層の膜厚を、用いる材料の屈折率からコレステリック規則性の構造の始点と終点のダイレクターの方向が平行になるような膜厚にした以外は実施例１と同様に作製した位相差光学素子を、同様に観察したところ、そうしなかった場合に比較して、面内に観察される明暗模様は明らかに減少した。
なお、図８に示されるように、直線偏光板７０Ａ、７０Ｂをクロスニコル状態にして、その間に、作製した位相差光学素子２０を挟んで目視で観察したところ、面内に観察される明暗模様は極僅かだった。また、作製した位相差光学素子２０の両側に配置された直線偏光板７０Ａ、７０Ｂ（図８参照）のそれぞれを回転させて、位相差光学素子２０におけるコレステリック規則性の構造の始点と終点のダイレクターの方向がなす角度を目視で透過光強度で観察したところ、±５度以内に入っていた。
（比較例３）
比較例３では、実施例２において、負のＣプレートとして作用する位相差層の膜厚を不均一にして、液晶分子のダイレクターの方向を乱した。
即ち、スピンコーターの条件を変更して、コレステリック規則性の構造を有する層（負のＣプレートとして作用する位相差層）の膜厚を２．０μｍ±５％にし、第２の配向膜を用いなかった以外は実施例２と同様に作製した位相差光学素子を、同様に観察したところ、面内にはっきりとした明暗模様が観察された。
（実施例３）
実施例３では、負のＣプレートとして作用する位相差層及びＡプレートとして作用する位相差層の材料として液晶ポリマーを用い、且つ、それらの位相差層の膜厚を一定として、各位相差層の表面における液晶分子のダイレクターの方向を一致させた。
ガラス転移温度が８０℃でアイソトロピック転移温度が２００℃であるアクリル系の側鎖型液晶ポリマーを溶解させたトルエン溶液（高分子コレステリック液晶溶液）を準備した。（なお、このようにして得られた高分子コレステリック液晶に関しては、配向膜上で、そのラビング方向±５度の範囲に液晶分子のダイレクターが揃うことを確認している。）
一方、透明なガラス基板上に、溶媒に溶かしたポリイミド（ＪＳＲ株式会社製、オプトマー（登録商標）ＡＬ１２５４）をスピンコータによりスピンコーティングし、乾燥後、２００℃で成膜し（膜厚０．１μｍ）、一定方向にラビングして配向膜として機能するようにした。
そして、このような配向膜付きのガラス基板をスピンコーターにセットし、前記液晶ポリマーを溶解させたトルエン溶液をできるだけ膜厚が一定になるような条件でスピンコーティングした。
次に、９０℃で前記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させ、さらに、コーティングされた塗膜のうち前記配向膜付きのガラス基板（第１の配向膜）とは反対側の表面上に、別に用意しておいた配向膜付きのガラス基板（第２の配向膜）を配置して塗膜膜を両側から挟み込んだ。なおこのとき、第１の配向膜及び第２の配向膜のラビング方向が一致するようにした。
そして、上記塗膜を１５０℃で１０分間保持し、コレステリック相を呈することを目視で選択反射により確認した。さらに、前記塗膜を室温まで冷却して液晶ポリマーをガラス状に固化させ、コレステリック規則性の構造を有する層を形成した。またこのとき、上述した、別に用意しておいた配向膜付きのガラス基板（第２の配向膜）は剥離した。なお、このときの塗膜の膜厚は２．０μｍ±１．５％であった。また、分光光度計で測定したところ、塗膜の選択反射帯域の中心波長は２８０ｎｍであった。
また、このようにして形成した、上記コレステリック規則性の構造を有する層を自動複屈折測定装置（王子計測機器（株）製 商品名ＫＯＢＲＡ（商標登録）２１ＡＤＨ）で測定したところ、負のＣプレート（位相差層）として作用していることが確認できた。
次に、以上のようにして形成した、上記コレステリック規則性の構造を有する層の上に、ネマチック系液晶ポリマーを含むトルエン溶液（高分子ネマチック液晶溶液）をできるだけ膜厚が一定になるような条件でスピンコーティングした。
その後、９０℃で前記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させた後、このようにして得られた塗膜を室温まで冷却して液晶ポリマーをガラス状に固化させ、ネマチック規則性の構造を有する層を形成した。
これにより、最終的に、コレステリック規則性の構造を有する層及びネマチック規則性の構造を有する層が隣接して積層された位相差光学素子が製造された。なお、このときの総膜厚は３．５μｍ±１．５％だった。
また、このようにして製造された位相差光学素子を自動複屈折測定装置（王子計測機器（株）製 商品名ＫＯＢＲＡ（商標登録）２１ＡＤＨ）を用いて測定したところ、負のＣプレートとＡプレートとが複合した状態で作用していることが確認できた。
さらに、コレステリック規則性の構造を有する層（負のＣプレートとして作用する位相差層）及びネマチック規則性の構造を有する層（Ａプレートとして作用する位相差層）の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、負のＣプレートとして作用する位相差層内の明暗模様は互いに平行な状態であった（このことから、負のＣプレートとして作用する位相差層では螺旋軸の方向が一致していることが分かる）。また、Ａプレートとして作用する位相差層内には明暗模様はなかった（このことから、Ａプレートとして作用する位相差層内では液晶分子のダイレクターの方向が一致していることが分かる）。また、Ａプレートとして作用する位相差層の２つの主たる表面のコントラストは一致しており、さらに、負のＣプレートとして作用する位相差層の２つの主たる表面のコントラストも一致していた（このことから、Ａプレートとして作用する位相差層の２つの主たる表面の液晶分子のダイレクターの方向が一致しており、負のＣプレートとして作用する位相差層の２つの主たる表面の液晶分子のダイレクターの方向も一致していることが分かる。）
さらに、図８に示されるように、直線偏光板７０Ａ、７０Ｂをクロスニコル状態にして、その間に、作製した位相差光学素子１０を挟んで目視で観察したところ、面内に観察される明暗模様は極僅かだった。
（比較例４）
比較例４では、実施例３において、負のＣプレートとして作用する位相差層の膜厚を不均一にして、液晶分子のダイレクターの方向を乱した。
即ち、スピンコーターの条件を変更して、コレステリック規則性の構造を有する層（負のＣプレートとして作用する位相差層）の膜厚を２．０μｍ±５％にし、第２の配向膜を用いなかった以外は実施例３と同様に作製した位相差光学素子を、同様に観察したところ、面内にはっきりとした明暗模様が観察された。
本発明の一実施の形態に係る位相差光学素子の一部を拡大して模式的に示す斜視図。 本発明の一実施の形態に係る位相差光学素子の変形例の一部を拡大して模式的に示す斜視図。 コレステリック規則性を有する液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチと位相差層の表面における液晶分子のダイレクターとの関係を示す模式図。 本発明の一実施の形態に係る位相差光学素子の第１の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の一実施の形態に係る位相差光学素子の第１の製造方法を変形例を説明するための概略断面図。 本発明の一実施の形態に係る位相差光学素子の第２の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の一実施の形態に係る位相差光学素子を備えた液晶表示装置を示す概略分解斜視図。 位相差光学素子を偏光板により挟んで観察する場合の構成を示す概略分解斜視図。 従来の液晶表示装置を示す概略分解斜視図。
符号の説明
１０、２０ 位相差光学素子
１２ 負のＣプレートとして作用する位相差層（Ｃプレート型位相差層）
１４ Ａプレートとして作用する位相差層（Ａプレート型位相差層）
１２Ａ、１２Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ 表面
１５ 法線
１６ ガラス基板又は高分子フィルム
１７ 配向膜
１７Ａ 第２の配向膜
１８、１９ 重合性モノマー分子（重合性オリゴマー分子）
３２、３４ 液晶ポリマー
６０、１００ 液晶表示装置
７０Ａ、７０Ｂ、１０２Ａ、１０２Ｂ 偏光板
１０４ 液晶セル
Ｃａ、Ｃｂ、Ｎａ、Ｎｂ ダイレクター

Claims (20)

  1. プレーナー配向されたコレステリック規則性の構造を有し、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層であって、前記構造に起因した選択反射光の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように前記構造の螺旋ピッチが調整されたＣプレート型位相差層と、
    前記Ｃプレート型位相差層に隣接して積層され、ネマチック規則性の構造を有し、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層とを備え、
    前記Ｃプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面のうち前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向と、前記Ａプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面のうち前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向とが実質的に一致し、
    前記Ｃプレート型位相差層の前記２つの主たる表面のうち、前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向と、前記Ａプレート型位相差層から離間している側の表面における液晶分子のダイレクターの方向とが実質的に平行であることを特徴とする位相差光学素子。
  2. プレーナー配向されたコレステリック規則性の構造を有し、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層であって、前記構造に起因した選択反射光の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように前記構造の螺旋ピッチが調整されたＣプレート型位相差層と、
    前記Ｃプレート型位相差層に隣接して積層され、ネマチック規則性の構造を有し、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層とを備え、
    前記Ｃプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面のうち前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向と、前記Ａプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面のうち前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向とが実質的に一致し、
    前記Ｃプレート型位相差層のうち前記Ａプレート型位相差層から離間している側の表面における液晶分子のダイレクターの方向と、前記Ａプレート型位相差層のうち前記Ｃプレート型位相差層から離間している側の表面における液晶分子のダイレクターの方向とが実質的に平行であることを特徴とする位相差光学素子。
  3. 前記Ｃプレート型位相差層の前記２つの主たる表面のうち、前記Ａプレート型位相差層側の表面と、前記Ａプレート型位相差層から離間している側の表面との間に、実質的に０．５×整数倍のピッチ数の螺旋構造を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の位相差光学素子。
  4. 前記Ｃプレート型位相差層は、カイラルネマチック液晶が３次元架橋されて固定化された構造を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の位相差光学素子。
  5. 前記Ｃプレート型位相差層は、高分子コレステリック液晶がガラス状に固定化された構造を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の位相差光学素子。
  6. 前記Ａプレート型位相差層は、ネマチック液晶が３次元架橋されて固定化された構造を有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位相差光学素子。
  7. 前記Ａプレート型位相差層は、高分子ネマチック液晶がガラス状に固定化された構造を有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位相差光学素子。
  8. 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、コレステリック規則性を有する第１液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第１液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成する工程と、
    形成された前記Ｃプレート型位相差層上に直接、ネマチック規則性を有する第２液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第２液晶の前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Ｃプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
    前記Ｃプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向が実質的に平行となるように、前記第１液晶のコーティングの厚さを調整することを特徴とする位相差光学素子の製造方法。
  9. 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、コレステリック規則性を有する第１液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第１液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成する工程と、
    形成された前記Ｃプレート型位相差層上に直接、ネマチック規則性を有する第２液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第２液晶の前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Ｃプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
    前記Ｃプレート型位相差層の厚さが、前記第１液晶の液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチの０．５×整数倍となるように、コーティングされる第１液晶の厚さを調整することを特徴とする位相差光学素子の製造方法。
  10. 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、コレステリック規則性を有する第１液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第１液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成する工程と、
    形成された前記Ｃプレート型位相差層上に直接、ネマチック規則性を有する第２液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第２液晶の前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Ｃプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
    前記Ｃプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記第１液晶を固化させるように、前記配向膜の表面から離間している側の表面に、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に前記配向膜と同一になっている他の配向膜を当接させることを特徴とする位相差光学素子の製造方法。
  11. 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、コレステリック規則性を有する第１液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第１液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成する工程と、
    形成された前記Ｃプレート型位相差層上に直接、ネマチック規則性を有する第２液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第２液晶の前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Ｃプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
    前記Ａプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記第２液晶を固化させるように、前記Ｃプレート型位相差層の表面から離間している側の表面に、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に前記配向膜と同一になっている他の配向膜を当接させることを特徴とする位相差光学素子の製造方法。
  12. 前記第１液晶は、コレステリック規則性を有する重合性モノマー分子及びコレステリック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で３次元架橋により固化され、
    前記第２液晶は、ネマチック規則性を有する重合性モノマー分子及びネマチック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第２液晶の前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Ｃプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で３次元架橋により固化されることを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記第１液晶は、コレステリック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化され、
    前記第２液晶は、ネマチック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第２液晶の前記Ｃプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Ｃプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化されることを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
  14. 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、ネマチック規則性を有する第１液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成する工程と、
    形成された前記Ａプレート型位相差層上に直接、コレステリック規則性を有する第２液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第２液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第２液晶の前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Ａプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
    前記Ｃプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向が実質的に平行となるように、前記第２液晶のコーティングの厚さを調整することを特徴とする位相差光学素子の製造方法。
  15. 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、ネマチック規則性を有する第１液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成する工程と、
    形成された前記Ａプレート型位相差層上に直接、コレステリック規則性を有する第２液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第２液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第２液晶の前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Ａプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
    前記Ｃプレート型位相差層の厚さが、前記第２液晶の液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチの０．５×整数倍となるように、コーティングされる第２液晶の厚さを調整することを特徴とする位相差光学素子の製造方法。
  16. 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、ネマチック規則性を有する第１液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成する工程と、
    形成された前記Ａプレート型位相差層上に直接、コレステリック規則性を有する第２液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第２液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第２液晶の前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Ａプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
    前記Ｃプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記第２液晶を固化させるように、前記Ａプレート型位相差層の表面から離間している側の表面に、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に前記配向膜と同一になっている他の配向膜を当接させることを特徴とする位相差光学素子の製造方法。
  17. 配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に同一とされた配向膜上に、ネマチック規則性を有する第１液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向を前記配向膜の配向規制力によって規制した状態で固化させ、Ａプレートとして作用するＡプレート型位相差層を形成する工程と、
    形成された前記Ａプレート型位相差層上に直接、コレステリック規則性を有する第２液晶であって、固化時の選択反射波長が入射光の波長と異なる範囲に存在するように調整された第２液晶をコーティングする工程と、
    コーティングされた前記第２液晶の前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向を、前記Ａプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制した状態で固化させ、負のＣプレートとして作用するＣプレート型位相差層を形成する工程とを含む位相差光学素子の製造方法であって、
    前記Ａプレート型位相差層の互いに対向する２つの主たる表面の両方における液晶分子のダイレクターの方向を規制した状態で前記第１液晶を固化させるように、前記配向膜の表面から離間している側の表面に、配向規制力の方向が膜上の全範囲で実質的に前記配向膜と同一になっている他の配向膜を当接させることを特徴とする位相差光学素子の製造方法。
  18. 前記第１液晶は、ネマチック規則性を有する重合性モノマー分子及びネマチック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で３次元架橋により固化され、
    前記第２液晶は、コレステリック規則性を有する重合性モノマー分子及びコレステリック規則性を有する重合性オリゴマー分子のうちの少なくとも一つを含む液晶であり、当該第２液晶の前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Ａプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で３次元架橋により固化されることを特徴とする、請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記第１液晶は、ネマチック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第１液晶の一方の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記配向膜の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化され、
    前記第２液晶は、コレステリック規則性を有する液晶ポリマーを含む液晶であり、当該第２液晶の前記Ａプレート型位相差層側の表面における液晶分子のダイレクターの方向が前記Ａプレート型位相差層の表面の配向規制力によって規制された状態で冷却によりガラス状に固化されることを特徴とする、請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
  20. 液晶セルと、
    前記液晶セルを挟むように配置された一対の偏光板と、
    前記液晶セルと前記一対の偏光板の少なくとも一方との間に配置された、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の位相差光学素子とを備え、
    前記位相差光学素子は、前記液晶セルへ入射及び／又は前記液晶セルから出射された所定の偏光状態の光のうち当該液晶セルの法線から傾斜した方向に出射される光の偏光状態を補償することを特徴とする液晶表示装置。
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