ホーム > 特許ランキング > 株式会社ジャパンディスプレイ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024157843
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】液晶光学素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
G02B 5/30 20060101AFI20241031BHJP
G02B 5/18 20060101ALI20241031BHJP
G02B 5/32 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
G02B5/30
G02B5/18
G02B5/32
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023072451
(22)【出願日】2023-04-26
(71)【出願人】
【識別番号】502356528
【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】井桁 幸一
(72)【発明者】
【氏名】冨岡 安
(72)【発明者】
【氏名】金城 拓海
(72)【発明者】
【氏名】岡 真一郎
【テーマコード（参考）】
2H149
2H249
【Ｆターム（参考）】
2H149AB16
2H149BA03
2H149BB28
2H149DA06
2H149DB02
2H149FA27W
2H149FA27Y
2H149FA58W
2H149FA58Y
2H149FA67
2H149FB01
2H149FB05
2H149FD25
2H249AA04
2H249AA18
2H249AA26
2H249AA41
2H249AA64
2H249CA15
(57)【要約】
【課題】液晶フィルムの剥離を抑制する。
【解決手段】一実施形態によれば、液晶光学素子の製造方法は、コレステリック液晶を有する液晶フィルムを用意し、少なくとも主面を形成する材料が無機材料である透明基板を用意し、前記透明基板の前記主面に、シランカップリング剤を含む溶液を塗布し、前記液晶フィルムを前記シランカップリング剤に積層し、前記シランカップリング剤を加熱する。
【選択図】図７
【解決手段】一実施形態によれば、液晶光学素子の製造方法は、コレステリック液晶を有する液晶フィルムを用意し、少なくとも主面を形成する材料が無機材料である透明基板を用意し、前記透明基板の前記主面に、シランカップリング剤を含む溶液を塗布し、前記液晶フィルムを前記シランカップリング剤に積層し、前記シランカップリング剤を加熱する。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コレステリック液晶を有する液晶フィルムを用意し、
少なくとも主面を形成する材料が無機材料である透明基板を用意し、
前記透明基板の前記主面に、シランカップリング剤を含む溶液を塗布し、
前記液晶フィルムを前記シランカップリング剤に積層し、
前記シランカップリング剤を加熱する、
液晶光学素子の製造方法。
少なくとも主面を形成する材料が無機材料である透明基板を用意し、
前記透明基板の前記主面に、シランカップリング剤を含む溶液を塗布し、
前記液晶フィルムを前記シランカップリング剤に積層し、
前記シランカップリング剤を加熱する、
液晶光学素子の製造方法。
【請求項2】
前記液晶フィルムを用意する工程は、
液晶モノマー及び重合開始剤を含む液晶材料を用意し、
支持基板の上に配向膜を形成し、
前記配向膜の上に前記液晶材料を塗布し、
コレステリック液晶相を呈した状態で前記液晶材料を硬化することで前記液晶フィルムを形成し、
前記液晶フィルムに熱剥離テープを接着し、
前記液晶フィルムを前記配向膜から剥離することを含む、
請求項１に記載の液晶光学素子の製造方法。
液晶モノマー及び重合開始剤を含む液晶材料を用意し、
支持基板の上に配向膜を形成し、
前記配向膜の上に前記液晶材料を塗布し、
コレステリック液晶相を呈した状態で前記液晶材料を硬化することで前記液晶フィルムを形成し、
前記液晶フィルムに熱剥離テープを接着し、
前記液晶フィルムを前記配向膜から剥離することを含む、
請求項１に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項3】
前記液晶フィルムを前記シランカップリング剤に積層した後に、さらに、
前記熱剥離テープを加熱し、前記液晶フィルムから前記熱剥離テープを剥離する、
請求項２に記載の液晶光学素子の製造方法。
前記熱剥離テープを加熱し、前記液晶フィルムから前記熱剥離テープを剥離する、
請求項２に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項4】
前記熱剥離テープを加熱する工程は、前記シランカップリング剤を加熱する工程を兼ねる、請求項３に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項5】
前記液晶フィルムを用意する工程は、
液晶モノマー及び重合開始剤を含む液晶材料を用意し、
支持基板の上に配向膜を形成し、
前記配向膜の上に前記液晶材料を塗布し、
コレステリック液晶相を呈した状態で前記液晶材料を硬化することで前記液晶フィルムを形成し、
前記液晶フィルムをローラに巻き付けて、前記液晶フィルムを前記配向膜から剥離することを含む、
請求項１に記載の液晶光学素子の製造方法。
液晶モノマー及び重合開始剤を含む液晶材料を用意し、
支持基板の上に配向膜を形成し、
前記配向膜の上に前記液晶材料を塗布し、
コレステリック液晶相を呈した状態で前記液晶材料を硬化することで前記液晶フィルムを形成し、
前記液晶フィルムをローラに巻き付けて、前記液晶フィルムを前記配向膜から剥離することを含む、
請求項１に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項6】
前記液晶フィルムを前記シランカップリング剤に積層する工程は、前記ローラに巻き付けた前記液晶フィルムをシランカップリング剤の上に転写することを含む、
請求項５に記載の液晶光学素子の製造方法。
請求項５に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項7】
前記シランカップリング剤は、前記主面を形成する前記無機材料と化学結合するアルコキシ基と、前記液晶フィルムと化学結合する反応性官能基と、を有する有機ケイ素化合物であり、
前記反応性官能基は、エポキシ基、スチル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基のいずれかである、請求項１に記載の液晶光学素子の製造方法。
前記反応性官能基は、エポキシ基、スチル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基のいずれかである、請求項１に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項8】
前記溶液は、０．１重量％以上、３．０重量％以下の前記シランカップリング剤を含む水溶液またはアルコール溶液である、請求項１に記載の液晶光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、液晶光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、液晶材料を用いた液晶偏光格子が提案されている。このような液晶偏光格子では、格子周期、液晶層の屈折率異方性Δｎ（液晶層の異常光に対する屈折率ｎｅと常光に対する屈折率ｎｏとの差分）、及び、液晶層の厚さｄといったパラメータの調整が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表２０１７－５２２６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
実施形態の目的は、液晶フィルムの剥離を抑制することが可能な液晶光学素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一実施形態に係る液晶光学素子の製造方法は、
コレステリック液晶を有する液晶フィルムを用意し、
少なくとも主面を形成する材料が無機材料である透明基板を用意し、
前記透明基板の前記主面に、シランカップリング剤を含む溶液を塗布し、
前記液晶フィルムを前記シランカップリング剤に積層し、
前記シランカップリング剤を加熱する。
コレステリック液晶を有する液晶フィルムを用意し、
少なくとも主面を形成する材料が無機材料である透明基板を用意し、
前記透明基板の前記主面に、シランカップリング剤を含む溶液を塗布し、
前記液晶フィルムを前記シランカップリング剤に積層し、
前記シランカップリング剤を加熱する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【0008】
なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸を記載する。Ｚ軸に沿った方向をＺ方向または第１方向Ａ１と称し、Ｙ軸に沿った方向をＹ方向または第２方向Ａ２と称し、Ｘ軸に沿った方向をＸ方向または第３方向Ａ３と称する。Ｘ軸及びＹ軸によって規定される面をＸ－Ｙ平面と称し、Ｘ軸及びＺ軸によって規定される面をＸ－Ｚ平面と称し、Ｙ軸及びＺ軸によって規定される面をＹ－Ｚ平面と称する。
【0009】
図１は、液晶光学素子１００を模式的に示す断面図である。
液晶光学素子１００は、透明基板１と、接着層２と、液晶フィルム３と、を備えている。
液晶光学素子１００は、透明基板１と、接着層２と、液晶フィルム３と、を備えている。
【0010】
透明基板１は、例えば、透明なガラス板または透明な合成樹脂板によって構成されている。透明基板１は、例えば、可撓性を有する透明な合成樹脂板によって構成されていてもよい。透明基板１は、任意の形状を取り得る。例えば、透明基板１は、湾曲していてもよい。
【0011】
本明細書において、『光』は、可視光及び不可視光を含むものである。例えば、可視光域の下限の波長は３６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、可視光域の上限の波長は７６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下である。可視光は、第１波長帯（例えば４００ｎｍ～５００ｎｍ）の第１成分（青成分）、第２波長帯（例えば５００ｎｍ～６００ｎｍ）の第２成分（緑成分）、及び、第３波長帯（例えば６００ｎｍ～７００ｎｍ）の第３成分（赤成分）を含んでいる。不可視光は、第１波長帯より短波長である紫外線の波長帯、及び、第３波長帯より長波長である赤外線の波長帯を含んでいる。
本明細書において、『透明』は、無色透明であることが好ましい。ただし、『透明』は、半透明又は有色透明であってもよい。
本明細書において、『透明』は、無色透明であることが好ましい。ただし、『透明』は、半透明又は有色透明であってもよい。
【0012】
透明基板１は、Ｘ－Ｙ平面に沿った平板状に形成され、主面（外面）Ｆ１と、主面（内面）Ｆ２と、側面ＳＳと、を有している。主面Ｆ１及び主面Ｆ２は、Ｘ－Ｙ平面に略平行な面であり、第１方向Ａ１において、互いに対向している。側面ＳＳは、第１方向Ａ１に沿って延びた面である。図１に示す例では、側面ＳＳは、Ｘ－Ｚ平面と略平行な面であるが、側面ＳＳは、Ｙ－Ｚ平面と略平行な面を含んでいる。
【0013】
接着層２は、主面Ｆ２に配置されている。
【0014】
液晶フィルム３は、接着層２を介して透明基板１に接着されている。液晶フィルム３は、拡大して模式的に示すように、コレステリック液晶ＣＬを有している。コレステリック液晶ＣＬは、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸを有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰを有している。螺旋ピッチＰは、螺旋の１周期（液晶分子が３６０度回転するのに要する螺旋軸ＡＸに沿った層厚）を示す。
【0015】
このような液晶フィルム３は、液晶光学素子１００に入射した光ＬＴｉのうち、螺旋ピッチＰ及び液晶フィルム３の屈折率異方性Δｎに応じて決定する選択反射帯域の円偏光を反射するように構成されている。なお、本明細書において、液晶フィルム３における「反射」とは、液晶フィルム３の内部における回折を伴うものである。
【0016】
液晶フィルム３は、選択反射帯域のうち、コレステリック液晶ＣＬの旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面３Ｒを有している。反射面３Ｒは、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜している。なお、本明細書において、円偏光は、厳密な円偏光であってもよいし、楕円偏光に近似した円偏光であってもよい。
【0017】
図１に示す例では、液晶フィルム３は、主面Ｆ１の側から入射した光ＬＴｉの一部を透明基板１に向けて反射するように構成されている。
【0018】
なお、液晶光学素子１００において、図１に示した液晶フィルム３に、他のコレステリック液晶を有する液晶フィルムが積層されていてもよい。他のコレステリック液晶とは、例えば、螺旋ピッチＰとは異なる螺旋ピッチを有するコレステリック液晶や、図示したコレステリック液晶ＣＬの旋回方向とは逆回りに旋回したコレステリック液晶などである。
【0019】
次に、図１に示す液晶光学素子１００の光学作用について説明する。
【0020】
液晶光学素子１００に入射する光ＬＴｉは、例えば、可視光、紫外線、及び、赤外線を含んでいる。
図１に示す例では、理解を容易にするために、光ＬＴｉは、透明基板１に対して略垂直に入射するものとする。なお、透明基板１に対する光ＬＴｉの入射角度は、特に限定されない。
図１に示す例では、理解を容易にするために、光ＬＴｉは、透明基板１に対して略垂直に入射するものとする。なお、透明基板１に対する光ＬＴｉの入射角度は、特に限定されない。
【0021】
光ＬＴｉは、透明基板１を透過し、液晶フィルム３に入射する。そして、液晶フィルム３は、反射面３Ｒにおいて光ＬＴｉの一部を反射し、その他の光ＬＴｔを透過する。反射された光ＬＴｒは、波長λの円偏光である。
一例では、光ＬＴｒは、赤外線の波長帯の左回りの円偏光である。また、光ＬＴｔは、可視光及び紫外線の他に、赤外線の波長帯の右回りの円偏光を含んでいる。
一例では、光ＬＴｒは、赤外線の波長帯の左回りの円偏光である。また、光ＬＴｔは、可視光及び紫外線の他に、赤外線の波長帯の右回りの円偏光を含んでいる。
【0022】
液晶フィルム３で反射された光ＬＴｒの進入角θは、光導波条件を満足するように設定されている。ここでの進入角θとは、液晶フィルム３と空気との界面で全反射を起こす臨界角以上の角度に相当する。進入角θは、透明基板１の法線Ｎに対する角度を示す。
【0023】
透明基板１及び液晶フィルム３が同等の屈折率を有している場合、これらの積層体が単体の導光素子となり得る。この場合、光ＬＴｒは、透明基板１と空気との界面、及び、液晶フィルム３と空気との界面において、反射を繰り返しながら、側面ＳＳに向けて導光される。
【0024】
このような液晶光学素子１００は、例えば、太陽電池装置の導光素子として適用することができる。太陽電池装置は、液晶光学素子１００と、図１において点線で示す太陽電池ＰＶと、を備えている。太陽電池ＰＶは、側面ＳＳに対向するように設けられている。太陽電池ＰＶは、側面ＳＳから出射された光ＬＴｒを受光して、発電することができる。
【0025】
なお、ここでは液晶フィルム３において赤外線が反射される例について説明したが、液晶フィルム３は、可視光を反射するように構成されてもよいし、紫外線を反射するように構成されてもよいし、複数の波長帯の光を反射するように構成されてもよい。
【0026】
図２は、液晶フィルム３に含まれるコレステリック液晶ＣＬの一例を説明するための図である。
【0027】
なお、図２では、液晶フィルム３を第１方向Ａ１に拡大して図示している。また、簡略化のため、コレステリック液晶ＣＬを構成する液晶分子として、Ｘ－Ｙ平面に平行な同一平面に位置する複数の液晶分子のうちの１つの液晶分子ＬＭを図示している。図示した液晶分子ＬＭの配向方向は、同一平面に位置する複数の液晶分子の平均的な配向方向に相当する。
【0028】
点線で囲んだ１つのコレステリック液晶ＣＬに着目すると、コレステリック液晶ＣＬは、旋回しながら第１方向Ａ１に沿って螺旋状に積み重ねられた複数の液晶分子ＬＭによって構成されている。複数の液晶分子ＬＭは、接着層２と液晶フィルム３との界面の近傍に位置する液晶分子ＬＭ１１を有している。
【0029】
図２に示す例の液晶フィルム３において、第２方向Ａ２に沿って隣接する複数のコレステリック液晶ＣＬの配向方向は、互いに異なっている。また、第２方向Ａ２に沿って隣接するコレステリック液晶ＣＬの各々の空間位相は、互いに異なっている。
第２方向Ａ２に沿って隣接する液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、互いに異なっている。複数の液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、第２方向Ａ２に沿って連続的に変化している。
第２方向Ａ２に沿って隣接する液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、互いに異なっている。複数の液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、第２方向Ａ２に沿って連続的に変化している。
【0030】
図中に一点鎖線で示す液晶フィルム３の反射面３Ｒは、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜している。反射面３ＲとＸ－Ｙ平面とのなす角度θαは、鋭角である。反射面３Ｒは、液晶分子ＬＭの配向方向が揃った面、あるいは、空間位相が揃った面（等位相面）に相当する。
【0031】
このような液晶フィルム３は、液晶分子ＬＭの配向方向が固定された状態で硬化している。つまり、液晶分子ＬＭの配向方向は、電界に応じて制御されるものではない。このため、液晶光学素子１００は、液晶フィルム３に電界を形成するための電極を備えていない。
【0032】
一般的に、コレステリック液晶ＣＬを有する液晶フィルム３において、垂直入射した光に対する選択反射帯域Δλは、コレステリック液晶ＣＬの螺旋ピッチＰ、液晶フィルム３の屈折率異方性Δｎ（異常光に対する屈折率ｎｅと常光に対する屈折率ｎｏとの差分）に基づいて、次の式（１）で示される。
Δλ＝Δｎ＊Ｐ …（１）
選択反射帯域Δλの具体的な波長範囲は、（ｎｏ＊Ｐ）以上、（ｎｅ＊Ｐ）以下の範囲である。
Δλ＝Δｎ＊Ｐ …（１）
選択反射帯域Δλの具体的な波長範囲は、（ｎｏ＊Ｐ）以上、（ｎｅ＊Ｐ）以下の範囲である。
【0033】
選択反射帯域Δλの中心波長λｍは、コレステリック液晶ＣＬの螺旋ピッチＰ、液晶フィルム３の平均屈折率ｎａｖ（＝（ｎｅ＋ｎｏ）／２）に基づいて、次の式（２）で示される。
λｍ＝ｎａｖ＊Ｐ …（２）
図３は、液晶光学素子１００を模式的に示す平面図である。
図３には、コレステリック液晶ＣＬの空間位相の一例が示されている。ここに示す空間位相は、コレステリック液晶ＣＬに含まれる液晶分子ＬＭのうち、接着層２の近傍に位置する液晶分子ＬＭ１１の配向方向として示している。
λｍ＝ｎａｖ＊Ｐ …（２）
図３は、液晶光学素子１００を模式的に示す平面図である。
図３には、コレステリック液晶ＣＬの空間位相の一例が示されている。ここに示す空間位相は、コレステリック液晶ＣＬに含まれる液晶分子ＬＭのうち、接着層２の近傍に位置する液晶分子ＬＭ１１の配向方向として示している。
【0034】
第２方向Ａ２に沿って並んだコレステリック液晶ＣＬの各々について、液晶分子ＬＭ１１の配向方向は互いに異なる。つまり、コレステリック液晶ＣＬの空間位相は、第２方向Ａ２に沿って異なる。
一方、第３方向Ａ３に沿って並んだコレステリック液晶ＣＬの各々について、液晶分子ＬＭ１１の配向方向は略一致する。つまり、コレステリック液晶ＣＬの空間位相は、第３方向Ａ３において略一致している。
一方、第３方向Ａ３に沿って並んだコレステリック液晶ＣＬの各々について、液晶分子ＬＭ１１の配向方向は略一致する。つまり、コレステリック液晶ＣＬの空間位相は、第３方向Ａ３において略一致している。
【0035】
特に、第２方向Ａ２に並んだコレステリック液晶ＣＬに着目すると、各液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、一定角度ずつ異なっている。つまり、第２方向Ａ２に沿って並んだ複数の液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、線形に変化している。したがって、第２方向Ａ２に沿って並んだ複数のコレステリック液晶ＣＬの空間位相は、第２方向Ａ２に沿って線形に変化している。その結果、図２に示した液晶フィルム３のように、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜する反射面３Ｒが形成される。ここでの「線形に変化」は、例えば、液晶分子ＬＭ１１の配向方向の変化量が１次関数で表されることを示す。なお、ここでの液晶分子ＬＭ１１の配向方向とは、Ｘ－Ｙ平面における液晶分子ＬＭ１１の長軸方向に相当する。
【0036】
ここで、一平面内において、第２方向Ａ２に沿って液晶分子ＬＭ１１の配向方向が１８０度だけ変化するときの２つの液晶分子ＬＭ１１の間隔を周期Ｔと定義する。なお、図３においてＤＰは、液晶分子ＬＭ１１の旋回方向を示している。図２に示した反射面３Ｒの傾斜角度θαは、周期Ｔ及び螺旋ピッチＰによって適宜設定される。周期Ｔは、一例では、１０００ｎｍ～３０００ｎｍであり、また、別の一例では、３００ｎｍ～７００ｎｍである。
【0037】
次に、液晶フィルム３について説明する。
液晶フィルム３は、メタクリル基、アクリル基、ビニル基、ビニルエーテル基などの官能基をもつ液晶モノマーをポリマー化したものである。
液晶フィルム３を形成するための液晶材料は、主に液晶モノマー、重合開始剤、溶媒を含む。液晶フィルム３が上記のコレステリック液晶ＣＬを含む場合、液晶材料は、さらに、キラルドーパントを含んでいる。
液晶フィルム３は、メタクリル基、アクリル基、ビニル基、ビニルエーテル基などの官能基をもつ液晶モノマーをポリマー化したものである。
液晶フィルム３を形成するための液晶材料は、主に液晶モノマー、重合開始剤、溶媒を含む。液晶フィルム３が上記のコレステリック液晶ＣＬを含む場合、液晶材料は、さらに、キラルドーパントを含んでいる。
【0038】
図４は、液晶材料を構成する主な材料の一例を示している。
材料Ｍ１は、液晶モノマーの一例に相当する。
材料Ｍ２は、キラルドーパントの一例に相当する。
材料Ｍ３は、重合開始剤の一例に相当する。
溶媒は、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、ヘプタン、トルエン、アニソール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）などである。
材料Ｍ１は、液晶モノマーの一例に相当する。
材料Ｍ２は、キラルドーパントの一例に相当する。
材料Ｍ３は、重合開始剤の一例に相当する。
溶媒は、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、ヘプタン、トルエン、アニソール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）などである。
【0039】
図５は、液晶フィルム３を形成する工程を説明するための図である。
まず、支持基板を洗浄する（ステップＳＴ１）。
そして、支持基板の上に配向膜を形成する（ステップＳＴ２）。配向膜は、支持基板の上に形成した薄膜に配向処理（光配向処理）を行うことで形成される。このような配向処理によって形成された配向膜は、所定のパターンの配向軸を有する。
そして、先に用意した液晶材料を配向膜の上に塗布する（ステップＳＴ３）。
そして、チャンバ内を減圧することで液晶材料を乾燥する（ステップＳＴ４）。このとき、チャンバ内の圧力は１００Ｐａ以下とし、乾燥処理を２分間行う。
そして、液晶材料をベークする（ステップＳＴ５）。このとき、液晶材料を加熱する温度は、ＮＩ点（Nematic-Isotropic転移温度）を超えないことが望ましい。このような工程を経ることにより、液晶材料に含まれる液晶分子は、配向膜の配向軸に応じて所定の方向に配向する。また、液晶材料にキラルドーパントが含まれている場合には、液晶分子が螺旋状に並び、コレステリック液晶相を呈する。
そして、液晶材料を室温程度まで冷却する（ステップＳＴ６）。
まず、支持基板を洗浄する（ステップＳＴ１）。
そして、支持基板の上に配向膜を形成する（ステップＳＴ２）。配向膜は、支持基板の上に形成した薄膜に配向処理（光配向処理）を行うことで形成される。このような配向処理によって形成された配向膜は、所定のパターンの配向軸を有する。
そして、先に用意した液晶材料を配向膜の上に塗布する（ステップＳＴ３）。
そして、チャンバ内を減圧することで液晶材料を乾燥する（ステップＳＴ４）。このとき、チャンバ内の圧力は１００Ｐａ以下とし、乾燥処理を２分間行う。
そして、液晶材料をベークする（ステップＳＴ５）。このとき、液晶材料を加熱する温度は、ＮＩ点（Nematic-Isotropic転移温度）を超えないことが望ましい。このような工程を経ることにより、液晶材料に含まれる液晶分子は、配向膜の配向軸に応じて所定の方向に配向する。また、液晶材料にキラルドーパントが含まれている場合には、液晶分子が螺旋状に並び、コレステリック液晶相を呈する。
そして、液晶材料を室温程度まで冷却する（ステップＳＴ６）。
【0040】
そして、液晶材料に紫外線を照射して液晶材料を硬化する（ステップＳＴ７）。これにより、コレステリック液晶ＣＬを有する液晶フィルム３が形成される。
【0041】
なお、上記の例では、液晶フィルム３がコレステリック液晶ＣＬを有している場合について説明したが、液晶フィルム３がネマティック液晶を有していてもよい。液晶フィルム３を形成する液晶材料として、キラルドーパントを含まない液晶材料を適用することにより、ネマティック液晶を有する液晶フィルム３を形成することができる。
【0042】
図６は、液晶フィルムを用意する工程の一例を説明するための図である。
まず、図６の上段に示すように、支持基板ＳＵＢの上に配向膜ＡＬを介して液晶フィルム３を形成する。液晶フィルム３を形成する工程については、図５を参照して説明した通りである。
続いて、図６の中段に示すように、液晶フィルム３に熱剥離テープＴＰを接着する。熱剥離テープＴＰは、液晶フィルム３の全面に接着されてもよいし、液晶フィルム３の一部に接着されてもよい。
続いて、図６の下段に示すように、熱剥離テープＴＰに接着された液晶フィルム３を配向膜ＡＬから剥離する。これにより、液晶フィルム３が用意される。
まず、図６の上段に示すように、支持基板ＳＵＢの上に配向膜ＡＬを介して液晶フィルム３を形成する。液晶フィルム３を形成する工程については、図５を参照して説明した通りである。
続いて、図６の中段に示すように、液晶フィルム３に熱剥離テープＴＰを接着する。熱剥離テープＴＰは、液晶フィルム３の全面に接着されてもよいし、液晶フィルム３の一部に接着されてもよい。
続いて、図６の下段に示すように、熱剥離テープＴＰに接着された液晶フィルム３を配向膜ＡＬから剥離する。これにより、液晶フィルム３が用意される。
【0043】
次に、液晶光学素子１００の製造方法について説明する。
【0044】
図７は、液晶光学素子１００の製造方法の一例を説明するための図である。
【0045】
まず、透明基板１を用意する（ステップＳＴ１１）。透明基板１において、少なくとも主面Ｆ２を形成する材料は、無機材料である。
例えば、透明基板１としては、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどのシリコン酸化物（ＳｉＯ２）を主体とするガラス基板が適用可能である。
あるいは、透明基板１の他の例として、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどの透明樹脂の表面にシリコン窒化物（ＳｉＮ）やシリコン酸化物（ＳｉＯ２）などの無機膜を形成した基板も適用可能である。この場合、無機膜の表面が主面Ｆ２に相当する。
例えば、透明基板１としては、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどのシリコン酸化物（ＳｉＯ２）を主体とするガラス基板が適用可能である。
あるいは、透明基板１の他の例として、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどの透明樹脂の表面にシリコン窒化物（ＳｉＮ）やシリコン酸化物（ＳｉＯ２）などの無機膜を形成した基板も適用可能である。この場合、無機膜の表面が主面Ｆ２に相当する。
【0046】
続いて、透明基板１の主面Ｆ２に、接着層２として、シランカップリング剤を含む溶液を塗布する（ステップＳＴ１２）。シランカップリング剤は、アルコキシ基と、反応性官能基と、を有する有機ケイ素化合物である。溶液は、０．１重量％以上、３．０重量％以下のシランカップリング剤を含む水溶液またはアルコール溶液である。
そして、シランカップリング剤を含む溶液を乾燥する（ステップＳＴ１３）。これにより、シランカップリング剤からなる接着層２が形成される。
そして、シランカップリング剤を含む溶液を乾燥する（ステップＳＴ１３）。これにより、シランカップリング剤からなる接着層２が形成される。
【0047】
続いて、図５及び図６に示した工程を経て熱剥離テープＴＰに接着された液晶フィルム３を用意し、液晶フィルム３を接着層（シランカップリング剤）２に積層する（ステップＳＴ１４）。
そして、熱剥離テープＴＰを加熱する（ステップＳＴ１５）。この加熱により、熱剥離テープＴＰの粘着力が低下する。
そして、液晶フィルム３から熱剥離テープＴＰを剥離する（ステップＳＴ１６）。
そして、熱剥離テープＴＰを加熱する（ステップＳＴ１５）。この加熱により、熱剥離テープＴＰの粘着力が低下する。
そして、液晶フィルム３から熱剥離テープＴＰを剥離する（ステップＳＴ１６）。
【0048】
続いて、接着層（シランカップリング剤）２を加熱する（ステップＳＴ１７）。これにより、シランカップリング剤のアルコキシ基が透明基板１の主面Ｆ２を形成する無機材料と化学結合し、また、シランカップリング剤の反応性官能基が液晶フィルム３の未反応のまま残存していた官能基と化学結合する。
これにより、液晶光学素子１００が製造される。
これにより、液晶光学素子１００が製造される。
【0049】
以上の工程を経て形成された液晶光学素子１００によれば、液晶フィルム３が接着層２を介して透明基板１と化学的に結合されるため、液晶フィルム３の透明基板１からの剥離及び脱落を抑制することができる。
【0050】
また、シランカップリング剤である接着層２は、透明であり、しかも、透明基板１と接着層２との間、あるいは、接着層２と液晶フィルム３との間に、屈折率の相違に起因した界面を形成することがない。このため、液晶光学素子１００の内部での不所望な散乱や不所望な反射が抑制される。したがって、液晶光学素子１００を導光素子として適用した場合に、導光効率の低下を抑制することができる。
【0051】
また、ポリイミドなどで形成した配向膜は、着色している場合がある。一方で、上記の製造方法で製造された液晶光学素子１００によれば、配向膜を含まない。このため、透明度の高い液晶光学素子１００を提供することができる。
【0052】
なお、図７を参照して説明した製造方法によれば、熱剥離テープＴＰを加熱する工程と、シランカップリング剤を加熱する工程とを別々に行っている。これは、シランカップリング剤の化学反応を促進する温度域と、熱剥離テープＴＰの粘着力を低下させる温度域とが大きく相違しているためである。シランカップリング剤の化学反応を促進する温度域と、熱剥離テープＴＰの粘着力を低下させる温度域とが近い場合には、ステップＳＴ１５の熱剥離テープＴＰを加熱する工程がシランカップリング剤を加熱する工程を兼ねてもよい。この場合、ステップＳＴ１７の加熱工程は不要である。
【0053】
次に、他の製造方法について説明する。
【0054】
図８は、液晶フィルムを用意する工程の他の例を説明するための図である。
まず、図８の上段に示すように、支持基板ＳＵＢの上に配向膜ＡＬを介して液晶フィルム３を形成する。液晶フィルム３を形成する工程については、図５を参照して説明した通りである。
続いて、図８の中段に示すように、ローラＲＬを液晶フィルム３の一端側に押し当てる。
続いて、図８の下段に示すように、液晶フィルム３をローラＲＬに巻き付けて、液晶フィルム３を配向膜ＡＬから剥離する。これにより、液晶フィルム３が用意される。
まず、図８の上段に示すように、支持基板ＳＵＢの上に配向膜ＡＬを介して液晶フィルム３を形成する。液晶フィルム３を形成する工程については、図５を参照して説明した通りである。
続いて、図８の中段に示すように、ローラＲＬを液晶フィルム３の一端側に押し当てる。
続いて、図８の下段に示すように、液晶フィルム３をローラＲＬに巻き付けて、液晶フィルム３を配向膜ＡＬから剥離する。これにより、液晶フィルム３が用意される。
【0055】
次に、液晶光学素子１００の製造方法について説明する。
【0056】
図９は、液晶光学素子１００の製造方法の他の例を説明するための図である。
【0057】
まず、透明基板１を用意する（ステップＳＴ２１）。上記したのと同様に、透明基板１において、少なくとも主面Ｆ２を形成する材料は、無機材料である。
【0058】
続いて、透明基板１の主面Ｆ２に、接着層２として、シランカップリング剤を含む溶液を塗布する（ステップＳＴ２２）。シランカップリング剤は、アルコキシ基と、反応性官能基と、を有する有機ケイ素化合物である。溶液は、０．１重量％以上、３．０重量％以下のシランカップリング剤を含む水溶液またはアルコール溶液である。
そして、シランカップリング剤を含む溶液を乾燥する（ステップＳＴ２３）。これにより、シランカップリング剤からなる接着層２が形成される。
そして、シランカップリング剤を含む溶液を乾燥する（ステップＳＴ２３）。これにより、シランカップリング剤からなる接着層２が形成される。
【0059】
続いて、図５及び図８に示した工程を経て、ローラＲＬに巻き付けられた液晶フィルム３を用意した後に、液晶フィルム３の一部を接着層（シランカップリング剤）２に接触させる（ステップＳＴ２４）。
そして、熱剥離テープＴＰを加熱する（ステップＳＴ１５）。この加熱により、熱剥離テープＴＰの粘着力が低下する。
そして、ローラＲＬを回転させ、液晶フィルム３を接着層２の上に転写する（ステップＳＴ２６）。これにより、液晶フィルム３が接着層２に積層される。
そして、熱剥離テープＴＰを加熱する（ステップＳＴ１５）。この加熱により、熱剥離テープＴＰの粘着力が低下する。
そして、ローラＲＬを回転させ、液晶フィルム３を接着層２の上に転写する（ステップＳＴ２６）。これにより、液晶フィルム３が接着層２に積層される。
【0060】
続いて、接着層（シランカップリング剤）２を加熱する（ステップＳＴ２６）。これにより、シランカップリング剤のアルコキシ基が透明基板１の主面Ｆ２を形成する無機材料と化学結合し、また、シランカップリング剤の反応性官能基が液晶フィルム３の未反応のまま残存していた官能基と化学結合する。
これにより、液晶光学素子１００が製造される。
これにより、液晶光学素子１００が製造される。
【0061】
以上の製造方法を適用した場合であっても、上記したのと同様の効果が得られる。
加えて、熱剥離テープＴＰから液晶フィルム３を剥離するための加熱工程が不要となる。
加えて、熱剥離テープＴＰから液晶フィルム３を剥離するための加熱工程が不要となる。
【0062】
次に、本実施形態で適用可能なシランカップリング剤について説明する。
【0063】
図１０は、シランカップリング剤の化学構造を模式的に示す図である。
シランカップリング剤において、透明基板１の主面を形成する無機材料と化学結合するアルコキシ基ＯＲは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、アセチル基である。
シランカップリング剤において、液晶フィルム３と化学結合する反応性官能基Ｙは、例えば、エポキシ基、スチリル基、メルカプト基、イソシアネート基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基である。
シランカップリング剤において、透明基板１の主面を形成する無機材料と化学結合するアルコキシ基ＯＲは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、アセチル基である。
シランカップリング剤において、液晶フィルム３と化学結合する反応性官能基Ｙは、例えば、エポキシ基、スチリル基、メルカプト基、イソシアネート基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基である。
【0064】
図１１は、シランカップリング剤の一例を示す図である。
図示した例では、反応性官能基として、エポキシ基、スチリル基、メルカプト基、イソシアネート基を有するシランカップリング剤の例が示されている。
図示した例では、反応性官能基として、エポキシ基、スチリル基、メルカプト基、イソシアネート基を有するシランカップリング剤の例が示されている。
【0065】
エポキシ基を有するシランカップリング剤の例としては、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【0066】
スチリル基を有するシランカップリング剤の例としては、ｐ－スチリルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【0067】
メルカプト基を有するシランカップリング剤の例としては、３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【0068】
イソシアネート基を有するシランカップリング剤の例としては、３－イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【0069】
図１２は、シランカップリング剤の他の例を示す図である。
図示した例では、反応性官能基として、メタクリル基、アクリル基、アミノ基を有するシランカップリング剤の例が示されている。
図示した例では、反応性官能基として、メタクリル基、アクリル基、アミノ基を有するシランカップリング剤の例が示されている。
【0070】
メタクリル基を有するシランカップリング剤の例としては、３－メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【0071】
アクリル基を有するシランカップリング剤の例としては、３－アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【0072】
アミノ基を有するシランカップリング剤の例としては、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、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、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１，３－ジメチル－ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【0073】
以上説明したように、本実施形態によれば、液晶フィルムの剥離を抑制することが可能な液晶光学素子の製造方法を提供することができる。
【0074】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0075】
１００…液晶光学素子
１…透明基板 Ｆ１…主面 Ｆ２…主面 ＳＳ…側面
２…接着層 ３…液晶フィルム ＣＬ…コレステリック液晶 ３Ｒ…反射面
１…透明基板 Ｆ１…主面 Ｆ２…主面 ＳＳ…側面
２…接着層 ３…液晶フィルム ＣＬ…コレステリック液晶 ３Ｒ…反射面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】