特開 2024-58046 光学素子の製造方法

(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】P2024058046

(43)【公開日】2024-04-25

(54)【発明の名称】光学素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 51/14 20060101AFI20240418BHJP

   B29C 59/00 20060101ALI20240418BHJP

   B29C 53/04 20060101ALI20240418BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20240418BHJP

   B29C 33/42 20060101ALI20240418BHJP

   B29C 65/54 20060101ALI20240418BHJP

   B29C 53/84 20060101ALI20240418BHJP

   B29L 11/00 20060101ALN20240418BHJP

【ＦＩ】

B29C51/14

B29C59/00 Z

B29C53/04

G02B5/30

B29C33/42

B29C65/54

B29C53/84

B29L11:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022165159

(22)【出願日】2022-10-14

(71)【出願人】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】日野 有一

【テーマコード（参考）】

2H149

4F202

4F208

4F209

4F211

【Ｆターム（参考）】

2H149AA01

2H149AB02

2H149BA02

2H149BA12

2H149DA02

2H149DA04

2H149DA05

2H149DA12

2H149EA02

2H149EA22

2H149FA02Z

2H149FA24Y

2H149FA42Z

2H149FA61

2H149FA63

2H149FA69

2H149FD35

4F202AH75

4F202CA17

4F202CB01

4F202CB29

4F202CN01

4F202CN18

4F202CP01

4F202CP06

4F208AA44

4F208AC03

4F208AD18

4F208AG03

4F208AG05

4F208AH73

4F208AK07

4F208MA03

4F208MB01

4F208MB22

4F208MC01

4F208MG04

4F208MG11

4F208MH06

4F208MK01

4F208MK08

4F209AA44B

4F209AF01

4F209AG05

4F209AH73

4F209NA01

4F209NB01

4F209NG02

4F209NG05

4F209NH06

4F209NJ22

4F209NK10

4F209NL01

4F209PA02

4F209PB01

4F209PC05

4F209PN06

4F209PN09

4F209PQ11

4F209PW26

4F211AD08

4F211AD24

4F211AG03

4F211AH73

4F211TA03

4F211TC02

4F211TD11

4F211TN45

4F211TN60

(57)【要約】

【課題】位相差板の曲げ加工に起因するリタデーションのばらつきを低減する、技術を提供する。
【解決手段】光学素子の製造方法は、液晶層を有する位相差板と、接着層と、前記接着層を介して前記位相差板と対向する曲面を有する３次元構造物と、を備える光学素子の製造方法である。前記製造方法は、前記３次元構造物を取り囲むと共に、前記３次元構造物と前記位相差板とを間隔をおいて保持する、第１型を準備することを有する。前記第１型は開口部が形成される平面と前記平面から突出する凸部とを有し、前記凸部は前記開口部の縁の一部に沿って設けられる。平面視で、前記位相差板は、貯蔵弾性率が１８０°周期で変化する。前記凸部は、前記貯蔵弾性率が最大になる位置に一対設けられる。前記製造方法は、前記平面と前記凸部とで前記位相差板を支持しながら前記位相差板を前記３次元構造物の曲面に沿って曲げ加工することを有する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液晶層を有する位相差板と、接着層と、前記接着層を介して前記位相差板と対向する曲面を有する３次元構造物と、を備える光学素子の製造方法であって、
前記３次元構造物を取り囲むと共に、前記３次元構造物と前記位相差板とを間隔をおいて保持する、第１型を準備することを有し、
前記第１型は開口部が形成される平面と前記平面から突出する凸部とを有し、前記凸部は前記開口部の縁の一部に沿って設けられ、
平面視で、前記位相差板は、貯蔵弾性率が１８０°周期で変化し、
前記凸部は、前記貯蔵弾性率が最大になる位置に一対設けられ、
前記製造方法は、前記平面と前記凸部とで前記位相差板を支持しながら前記位相差板を前記３次元構造物の曲面に沿って曲げ加工することを有する、光学素子の製造方法。

【請求項2】

前記位相差板は、前記液晶層として、１／２波長板と１／４波長板を有する、請求項１に記載の光学素子の製造方法。

【請求項3】

前記位相差板は、前記１／２波長板と前記１／４波長板との間に垂直配向液晶層を有する、請求項２に記載の光学素子の製造方法。

【請求項4】

前記位相差板を基準として前記第１型とは反対側に第２型を配置することと、
前記第２型における前記第１型との対向面の凹部に前記凸部を挿入した状態で、前記第２型が前記凹部に前記位相差板を吸着することと、
前記第２型が前記位相差板を吸着した状態で前記第２型が前記位相差板を加熱することと、
前記第２型が前記位相差板にガスを噴射すると同時に前記第１型が減圧されることで、前記位相差板を前記３次元構造物の曲面に沿って曲げ加工することと、
を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光学素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の光学レンズは、位相差体を有する。位相差体は、フィルム又はコーティングである。コーティング材料は、例えば液晶ポリマーである。フィルム材料は、開示されていない。位相差体は、例えば１／４波長板である。

【0003】

特許文献２には、モールドの凹凸パターンを転写するための光硬化性組成物が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１９－５３４４８４号公報

【特許文献2】特許第５９７８７６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

フィルム状の位相差板は、接着層を介して３次元構造物の曲面に接着される。位相差板と接着層と３次元構造部とで、光学素子が構成される。光学素子の製造方法は、３次元構造物の曲面に沿って位相差板を曲げ加工する工程を有する。

【0006】

フィルム状の位相差板が液晶層を含むことがある。液晶層は、液晶分子を有する。液晶層は、液晶分子の長軸方向に伸ばし難く、液晶分子の短軸方向に伸ばし易い。それゆえ、位相差板を曲げ加工することで、厚みがばらつき、リタデーションがばらつくことがあった。

【0007】

本開示の一態様は、位相差板の曲げ加工に起因するリタデーションのばらつきを低減する、技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様に係る光学素子の製造方法は、液晶層を有する位相差板と、接着層と、前記接着層を介して前記位相差板と対向する曲面を有する３次元構造物と、を備える光学素子の製造方法である。前記製造方法は、前記３次元構造物を取り囲むと共に、前記３次元構造物と前記位相差板とを間隔をおいて保持する、第１型を準備することを有する。前記第１型は開口部が形成される平面と前記平面から突出する凸部とを有し、前記凸部は前記開口部の縁の一部に沿って設けられる。平面視で、前記位相差板は、貯蔵弾性率が１８０°周期で変化する。前記凸部は、前記貯蔵弾性率が最大になる位置に一対設けられる。前記製造方法は、前記平面と前記凸部とで前記位相差板を支持しながら前記位相差板を前記３次元構造物の曲面に沿って曲げ加工することを有する。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一態様によれば、平面と平面から突出する凸部とで位相差板を支持しながら位相差板を曲げ加工することで、位相差板の厚みのばらつきを低減でき、リタデーションのばらつきを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１（Ａ）は一実施形態に係る位相差板と３次元構造物と接着層を示す断面図であり、図１（Ｂ）は一実施形態に係る光学素子の断面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）に示す光学素子の平面図である。

【図2】図２（Ａ）は透明基材と配向層の一例を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す配向層によって配向された液晶分子の一例を示す斜視図である。

【図3】図３は、位相差板の変形例を示す断面図である。

【図4】図４は、位相差板の貯蔵弾性率の異方性の一例を示す平面図である。

【図5】図５は、第１型の一例を示す平面図である。

【図6】図６は、光学素子の製造方法の一例を示す断面図である。

【図7】図７は、図６に続いて光学素子の製造方法の一例を示す断面図である。

【図8】図８は、図７に続いて光学素子の製造方法の一例を示す断面図である。

【図9】図９は、図８に続いて光学素子の製造方法の一例を示す断面図である。

【図10】図１０は、実施例１と比較例１で作製した光学素子のリタデーションのばらつきを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。また、明細書中、数値範囲を示す「～」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。

【0012】

本明細書において、１／２波長板は、公知の１／２波長板のほかに、液晶層にカイラル剤を含み、光学軸の向きが厚み方向に応じて回転する領域を有するもの、且つ、１／４波長板の倍の厚みを有するものを含む。

【0013】

本明細書において、１／４波長板は、公知の１／４波長板のほかに、例えば液晶層にカイラル剤を含み、光学軸の向きが厚み方向に応じて回転する領域を有するものも含む。

【0014】

図１及び図２を参照して、一実施形態に係る光学素子１について説明する。光学素子１は、用途によっては、性能の観点から、曲面を有することが望まれる。例えば、光学素子１は、曲面４０ａを有する３次元構造物４０を含む。３次元構造物４０は、例えばレンズ、プリズム、ミラーが挙げられる。３次元構造物４０がレンズの場合は、球面レンズでもよいし、非球面レンズでもよい。また、３次元構造物４０がレンズの場合、両凹レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズ、両凸レンズ、平凸レンズ、及び凸メニスカスレンズのいずれでもよい。

【0015】

３次元構造物４０は、曲面４０ａを有する。曲面４０ａは、例えば１０ｍｍ～１００ｍｍの曲率半径Ｒを全面又は一部に有する。曲面４０ａの曲率半径Ｒは、好ましくは２０ｍｍ～８０ｍｍ、より好ましくは３０ｍｍ～４５ｍｍであり、特に好ましくは３５ｍｍ～４０ｍｍである。

【0016】

曲面４０ａは、例えば、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、凹曲面である。凹曲面は、重心Ｐ０が周縁よりも凹む曲面である。Ｘ軸方向に垂直な断面でも、Ｙ軸方向に垂直な断面でも、凹曲面の重心Ｐ０は、凹曲面の周縁よりも凹む。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とは、互いに垂直である。Ｚ軸方向は、凹曲面の重心Ｐ０における法線方向である。ＸＹ平面は、凹曲面の重心Ｐ０における接平面に対して平行である。

【0017】

なお、曲面４０ａは、本実施形態では凹曲面であるが、凸曲面であってもよい。凸曲面は、重心Ｐ０が周縁よりも凸む（突出する）曲面である。Ｘ軸方向に垂直な断面でも、Ｙ軸方向に垂直な断面でも、凸曲面の重心Ｐ０は、凸曲面の周縁よりも凸む。

【0018】

３次元構造物４０の外形は、図１（Ｃ）に示す円形には限定されず、例えば楕円形、又は多角形（例えば四角形）等であってもよい。

【0019】

３次元構造物４０の材質は、樹脂でもよいし、ガラスでもよい。３次元構造物４０が樹脂レンズである場合、樹脂レンズの樹脂は、例えばポリカーボネート、ポリイミド、ポリアクリレート、または環状オレフィンである。３次元構造物４０がガラスレンズの場合、ガラスレンズのガラスは、例えばＢＫ７、または合成石英である。

【0020】

光学素子１は、位相差板１０を含む。位相差板１０は、３次元構造物４０の曲面４０ａに沿って湾曲する。位相差板１０は、例えば、透明基材１１と、透明基材１１の上に形成される配向層１２と、配向層１２の上に形成される液晶層１３と、を含む。

【0021】

位相差板１０は、例えば、図１（Ｂ）に示すように３次元構造物４０側から、透明基材１１と、配向層１２と、液晶層１３とを、この順番で含む。なお、図示しないが、位相差板１０は、３次元構造物４０側から、液晶層１３と、配向層１２と、透明基材１１とを、この順番で含んでもよい。

【0022】

透明基材１１は、例えばガラス基材又は樹脂基材で構成される。ガラス基材又は樹脂基材は、赤外線、可視光、及び紫外線のいずれか１つ、又は２つ以上に対して反射機能又は吸収機能を有し、特定の波長帯の光を透過する構成としてもよい。透明基材１１は、単一の基材の単層構造でもよいし、主基材（ガラス基材又は樹脂基材）に反射や吸収機能を付与する層を積層し特定の波長帯の光を透過させる複数層構造でもよい。また、透明基材１１は、反射機能や吸収機能の他に、防汚などの機能を付与する層を積層してもよい。

【0023】

例えば、透明基材１１は、ガラス基材又は樹脂基材の他に、更に樹脂層又は無機層を含んでもよい。樹脂層は、例えば、色調補正フィルタ、シランカップリング剤等の下地層、又は防汚層等の機能を有する層である。樹脂層は、例えば、スクリーン印刷、蒸着、スプレーコート法又はスピンコート法等で形成される。無機層は、例えば光干渉層（反射防止や波長選択フィルタ）としての機能を有する金属酸化物層等である。無機層は、例えば、スパッタリング法、蒸着、又はＣＶＤ法等で形成される。

【0024】

透明基材１１は、曲げ加工性の観点から、好ましくは樹脂基材である。樹脂基材の樹脂の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー(ＣＯＣ)、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、又はポリカーボネート（ＰＣ）が挙げられる。

【0025】

透明基材１１の位相差（リタデーション）は、例えば５ｎｍ以下であり、好ましくは３ｎｍ以下である。透明基材１１の位相差は、色調のバラツキを低減する観点から、小さいほどよく、ゼロであってもよい。透明基材１１の位相差は、例えば平行ニコル回転法により測定する。

【0026】

透明基材１１のガラス転移点Ｔｇ＿ｆは、例えば８０℃～２００℃であり、好ましくは９０℃～１８０℃であり、より好ましくは１００℃～１６０℃である。Ｔｇ＿ｆが上記範囲内であれば、曲げ加工性が良い。透明基材１１のガラス転移点は、例えば熱機械分析（ＴＭＡ）により測定される。

【0027】

透明基材１１の厚みＴ１（図２参照）は、例えば０．０１ｍｍ～０．３ｍｍであり、好ましくは０．０２ｍｍ～０．１ｍｍであり、より好ましくは０．０３ｍｍ～０．０９ｍｍである。Ｔ１が上記範囲内であれば、曲げ加工性と、ハンドリング性とを両立できる。

【0028】

配向層１２は、液晶層１３の液晶分子を配向させる。配向層１２の液晶層１３と接する表面１２１には、例えば、互いに平行な複数の溝１２２が形成されている。複数の溝１２２は、例えばストライプパターン状に形成される。Ｚ軸方向視で、溝１２２の長手方向がＸ軸方向であり、溝１２２の幅方向がＹ軸方向である。

【0029】

溝１２２の平行度は、例えば０°～５°であり、好ましくは０°～１°である。溝１２２の平行度とは、Ｚ軸方向視で、隣り合う２つの溝１２２のなす角の最大値である。隣り合う２つの溝１２２のなす角が０°に近いほど、平行度が良い。

【0030】

溝１２２の深さＤは、例えば３ｎｍ～５００ｎｍであり、好ましくは５ｎｍ～３００ｎｍであり、より好ましくは１０ｎｍ～１５０ｎｍである。Ｄが３ｎｍ以上であれば、配向規制力が大きく、液晶分子が配向されやすい。一方、Ｄが５００ｎｍ以下であれば、モールドの凹凸パターンの転写性が良い。また、Ｄが５００ｎｍ以下であれば、回折光も発生しにくい。

【0031】

溝１２２のピッチｐは、例えば１０ｎｍ～６００ｎｍであり、好ましくは５０ｎｍ～３００ｎｍであり、より好ましくは８０ｎｍ～２００ｎｍである。ｐが６００ｎｍ以下であれば、配向規制力が大きく、液晶分子が配向されやすい。また、ｐが３００ｎｍ以下であれば、回折光が発生しにくい。一方、ｐが１０ｎｍ以上であれば、モールドの凹凸パターンの形成が容易である。

【0032】

溝１２２の開口幅Ｗは、例えば５ｎｍ～５００ｎｍであり、好ましくは２０ｎｍ～２００ｎｍであり、より好ましくは３０ｎｍ～１５０ｎｍである。なお、ピッチｐと開口幅Ｗの差（ｐ－Ｗ：ｐ＞Ｗ）が、溝１２２同士の間隔（２つの溝１２２を隔てる凸部の幅）である。

【0033】

溝１２２の長手方向（Ｘ軸方向）に垂直な断面は、図２では矩形であるが、三角形であってもよい。断面三角形の溝１２２は、深さが浅くなるほど、幅が広くなる。この場合、インプリント法で使用されるモールドの剥離が容易である。

【0034】

配向層１２は、エネルギー硬化性組成物の共重合体である。エネルギー硬化性組成物は、光硬化性組成物、又は熱硬化性組成物である。特に加工性、耐熱性及び耐久性に優れる点から光硬化性組成物が好ましい。光硬化性組成物は、例えば、単量体（モノマー）、光重合開始剤、溶剤、及び必要に応じた添加剤（例えば界面活性剤、重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤）を含む組成物である。光硬化性組成物として、例えば特許文献２の段落００２８～００６０に記載されているものが使用される。

【0035】

配向層１２は、例えばインプリント法で形成される。インプリント法では、透明基材１１とモールドの間にエネルギー硬化性組成物を挟み、モールドの凹凸パターンをエネルギー硬化性組成物に転写し、エネルギー硬化性組成物を硬化する。インプリント法を用いれば、溝１２２の寸法及び形状を精度良く制御でき、異物の混入も軽減できる。

【0036】

エネルギー硬化性組成物は、透明基材１１の上に塗布されてもよいし、モールドの上に塗布されてもよい。その塗布方法は、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、キャスト法、スプレーコート法、ビードコート法、ワイヤーバーコート法、ブレードコート法、ローラーコート法、カーテンコート法、スリットダイコート法、グラビアコート法、スリットリバースコート法、マイクログラビア法、又はコンマコート法等である。

【0037】

配向層１２の厚みＴ２（図２参照）は、例えば１ｎｍ～２０μｍであり、好ましくは５０ｎｍ～１０μｍであり、より好ましくは１００ｎｍ～５μｍである。配向層１２の厚みＴ２は、透明基材１１の配向層１２が形成される表面１１ａの各点における法線方向に測定する。配向層１２が溝１２２を有する場合、本明細書において、配向層１２の厚みＴ２とは、溝１２２の底と透明基材１１の表面１１ａとの間隔のことである。配向層１２の厚みＴ２が２０μｍ以下であれば加工性が良い。

【0038】

配向層１２のガラス転移点Ｔｇ＿ａｌは、例えば４０℃～２００℃であり、好ましくは６０℃～１８０℃であり、より好ましくは８０℃～１５０℃である。Ｔｇ＿ａｌが上記範囲内であれば、曲げ加工性が良い。配向層１２のガラス転移点は、例えばＴＭＡにより測定される。

【0039】

なお、配向層１２は、微細な平行溝構造を含むものには限定されない。配向層１２は、下記の処理が施されたものであってもよい。配向層１２に施される処理としては、ポリイミドのラビング処理、偏光ＵＶ照射によるシランカップリング剤若しくはポリイミドの光分解、偏光ＵＶ照射による光二量化若しくは光異性化、剪断力による流動配向処理、又は無機物の斜め蒸着による配向処理等が挙げられる。複数の処理が、組み合わせて使用されてもよい。

【0040】

配向層１２は、任意の構成であって、無くてもよい。その場合、透明基材１１には、液晶層１３の液晶分子を配向させる処理が施されてもよい。その処理は、例えばポリイミドのラビング、偏光ＵＶ照射によるシランカップリング剤又はポリイミドの光分解、偏光ＵＶ照射による光二量化若しくは光異性化の利用、剪断力による流動配向処理、又は無機物の斜め蒸着による配向処理等である。

【0041】

液晶層１３は、例えば１／４波長板である。１／４波長板と、不図示の直線偏光板とが組み合わせて用いられてもよい。直線偏光板の吸収軸と、１／４波長板の遅相軸とは、４５°ずらして配置される。直線偏光板と１／４波長板とで、円偏光板が構成される。

【0042】

液晶層１３は、遅相軸と進相軸を有する。Ｚ軸方向視で、遅相軸はＸ軸方向であり、進相軸はＹ軸方向である。遅相軸は屈折率の最も大きい方向であり、進相軸は屈折率の最も小さい方向である。遅相軸の屈折率ｎｅと進相軸の屈折率ｎｏとの差Δｎ（Δｎ＝ｎｅ－ｎｏ）と、液晶層１３のＺ軸方向寸法ｄとの積が、リタデーションＲｄである。つまり、Ｒｄは、Ｒｄ＝Δｎ×ｄの式から求められる。

【0043】

液晶層１３は、図２（Ｂ）に示すように、配向層１２によって互いに平行に配向される複数の液晶分子１３１を含む。Ｚ軸方向視で、液晶分子１３１の長軸方向はＸ軸方向であり、液晶分子１３１の短軸方向はＹ軸方向である。液晶分子１３１は、本実施形態では棒状液晶であるが、ディスコティック液晶であってもよい。液晶分子１３１は、ツイストしていてもよい。

【0044】

液晶層１３は、液晶組成物の塗布及び乾燥によって形成される。液晶組成物は、アクリル基又はメタクリル基を含む光硬化性の液晶を含む。液晶組成物は、単独で液晶相を示さない成分を含んでいてもよい。重合によって液晶相が生じればよい。液晶相を示さない成分として、例えば単官能の(メタ)アクリレート、２官能の(メタ)アクリレート、３官能以上の(メタ)アクリレートなどが用いられる。液晶組成物は、光硬化性のモノマーを含んでいてもよい。重合性の液晶組成物は、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、重合開始剤、界面活性剤、カイラル剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤、消泡剤、又は二色性色素など用いられる。複数種類の添加剤が併用されてもよい。

【0045】

液晶組成物の塗布方法は、一般的なものであってよい。液晶組成物の塗布方法は、例えば、スピンコート法、バーコート法、押し出しコート法、ダイレクトグラビアコート法、リバースグラビアコート法、又はダイコート法等である。液晶組成物の溶剤は、塗布後の加熱によって除去される。

【0046】

液晶組成物の溶剤は、例えば有機溶剤である。有機溶剤は、アルコール(例えばイソプロピルアルコール)、アミド（例えばＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例えばジメチルスルホキシド）、炭化水素（例えばベンゼン、若しくはヘキサン）、エステル（例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、若しくはプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート）、ケトン（例えばアセトン、若しくはメチルエチルケトン）、又はエーテル（例えばテトラヒドロフラン、若しくは１，２－ジメトキシエタン）である。２種類以上の有機溶剤が併用されてもよい。なお、液晶層１３は、溶剤を使用しない蒸着法または真空注入法で形成されてもよい。

【0047】

使用する液晶組成物は、硬化後のΔｎ値の波長分散が正のものを用いても良いし、負のものを用いても良い。

【0048】

液晶組成物は、重合性の化合物として、例えば下記式（ａ－１）～（ａ－１３）に示す化合物を含む。

【0049】

【化1】

【化2】

【化3】

上記式（ａ－５）及び（ａ－８）中、ｎは３～６の整数である。上記式（ａ－６）及び（ａ－７）中、Ｒは炭素原子数３～６のアルキル基である。

【0050】

液晶層１３の厚みＴ３（図２参照）は、光の波長と、位相差と、Δｎ（Δｎ＝ｎｅ－ｎｏ）とに基づいて決められる。例えば、光の波長が５４３ｎｍであり、位相差が１／４波長である場合、Ｒｄは１３６ｎｍである。Ｒｄが１３６ｎｍであってΔｎが０．１である場合、液晶層１３の厚みＴ３は１３６０ｎｍである。

【0051】

液晶層１３の厚みＴ３は、上記の通り、光の波長と、位相差と、Δｎとに基づいて決められ、特に限定されないが、例えば０．３μｍ～３０μｍであり、好ましくは０．５μｍ～２０μｍであり、より好ましくは０．８μｍ～１０μｍである。Ｔ３が０．３μｍ以上であれば、目的の位相差が得られやすい。また、Ｔ３が３０μｍ以下であれば、液晶分子１３１が配向しやすい。

【0052】

なお、液晶層１３は、１／４波長板には限定されず、１／２波長板等であってもよい。また、液晶層１３は、直交する２つの直線偏光成分間の位相をずらす位相差層には限定されず、補償層であってもよい。補償層は、例えば、液晶ディスプレイの異なる視野角で生じる位相差を補正し、所定の視野角内で画面のコントラストを向上させる。

【0053】

液晶層１３の厚みＴ３は、透明基材１１の表面１１ａの各点における法線方向に測定する。配向層１２が溝１２２を有する場合、本明細書において、液晶層１３の厚みＴ３とは、溝１２２の底と液晶層１３の配向層１２とは反対側の表面との間隔のことである。

【0054】

液晶層１３のガラス転移点Ｔｇ＿ａは、例えば５０℃～２００℃であり、好ましくは８０℃～１８０℃である。Ｔｇ＿ａが上記範囲内であれば、曲げ加工性が良い。液晶層１３のガラス転移点Ｔｇ＿ａは、例えばＴＭＡで測定される。

【0055】

位相差板１０の厚みＴ４は、特に限定されないが、例えば０．０１１ｍｍ～０．３０１ｍｍであり、好ましくは０．０２１ｍｍ～０．１０１ｍｍであり、より好ましくは０．０３１ｍｍ～０．０９１ｍｍである。位相差板１０の厚みＴ４は、透明基材１１の表面１１ａの各点における法線方向に測定する。

【0056】

なお、位相差板１０は、図示しないが、液晶層１３とは遅相軸の方向が異なる液晶層を含んでもよく、当該液晶層の液晶分子を配向させる配向層を更に含んでもよい。つまり、位相差板１０は、広帯域位相差板であってもよい。位相差板１０に含まれる液晶層の数は、２つ以上であってもよい。

【0057】

位相差板１０は、接着層２０を介して、３次元構造物４０と接着される。接着層２０は、例えば、透明光学粘着剤（ＯＣＡ）、液体接着剤（ＯＳＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、又は熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）である。

【0058】

接着層２０は、位相差板１０と３次元構造物４０を接着する。位相差板１０と３次元構造物４０の接着前に、接着層２０は位相差板１０と積層される。位相差板１０と接着層２０で積層板３０が構成される。なお、位相差板１０と３次元構造物４０の接着前に、接着層２０は３次元構造物４０と積層されてもよい。

【0059】

接着層２０の位相差（リタデーション）は、例えば５ｎｍ以下であり、好ましくは３ｎｍ以下である。接着層２０の位相差は、色調のバラツキを低減する観点から、小さいほどよく、ゼロであってもよい。接着層２０の位相差は、例えば平行ニコル回転法により測定する。

【0060】

接着層２０のガラス転移点は、例えば－６０℃～１００℃であり、好ましくは－４０℃～５０℃である。接着層２０のガラス転移点が上記範囲内であれば、曲げ加工性と形状追従性とを両立できる。接着層２０のガラス転移点は、例えばＴＭＡにより測定される。

【0061】

位相差板１０と３次元構造物４０とは、加熱されながら接着される。加熱温度（℃）は、透明基材１１のガラス転移点Ｔｇ＿ｆを基準として設定され、例えば（Ｔｇ＿ｆ－１０）℃以上、（Ｔｇ＿ｆ＋３０）℃以下の範囲内で設定される。位相差板１０と３次元構造物４０の接着は、真空中で実施されてもよい。

【0062】

次に、図３を参照して、位相差板１０の変形例について説明する。位相差板１０は、透明基材１１と、配向層１２Ａと、１／４波長板１３Ａと、支持層１４と、垂直配向液晶層１３Ｂと、配向層１２Ｃと、１／２波長板１３Ｃと、を有する。１／４波長板１３Ａと、垂直配向液晶層１３Ｂと、１／２波長板１３Ｃは、液晶層１３の一例である。

【0063】

位相差板１０は、光の透過方向（図３において矢印方向）に、１／２波長板１３Ｃと、垂直配向液晶層１３Ｂと、１／４波長板１３Ａと、をこの順番で有する。位相差板１０は、円偏光板として用いられる。１／２波長板１３Ｃは、直線偏光板である。

【0064】

１／４波長板１３Ａと１／２波長板１３Ｃは、ホモジニアス配向またはツイスト配向の状態で固定させられた液晶分子を含む。垂直配向液晶層１３Ｂは、ホメオトロピック配向の状態で固定させられた液晶分子を含む。ホモジニアス配向またはツイスト配向は、液晶分子の長軸が位相差板１０の板面に対して平行な配向である。ホメオトロピック配向は、液晶分子の長軸が位相差板１０の板面に対して垂直な配向である。

【0065】

配向層１２Ａ、１２Ｃは、配向層１２の一例である。配向層１２Ａは、１／４波長板１３Ａを構成する液晶分子を配向させる。配向層１２Ｃは、１／２波長板１３Ｃを構成する液晶分子を配向させる。なお、液晶分子が所望の方向に配向させた状態で固定されればよく、これらの配向層１２Ａ、１２Ｃは無くてもよい。支持層１４は、図示しない基材シートの上に形成した垂直配向液晶層１３Ｂを、基材シートから転写するための層である。

【0066】

なお、本変形例の位相差板１０は、１／４波長板１３Ａと１／２波長板１３Ｃの間に垂直配向液晶層１３Ｂを有するが、垂直配向液晶層１３Ｂを有しなくてもよい。位相差板１０は、液晶層１３として、１／４波長板１３Ａと１／２波長板１３Ｃのみを有してもよい。また、位相差板１０は、液晶層１３として、１／４波長板１３Ａのみ、または１／２波長板１３Ｃのみを有してもよい。

【0067】

次に、主に図４を参照して、位相差板１０の貯蔵弾性率の異方性の一例について説明する。位相差板１０の液晶層１３は、液晶分子１３１（図２（Ｂ）参照）の長軸方向に伸ばし難く、液晶分子１３１の短軸方向に伸ばし易い。伸ばし難さは、例えば貯蔵弾性率で表される。貯蔵弾性率Ｅは、ＩＳＯ ６７２１－４：１９９４に準拠して測定する。貯蔵弾性率が最大になる方向で、伸ばし難さが最大になる。

【0068】

平面視で液晶分子１３１が配向していれば、平面視で液晶層１３の貯蔵弾性率が１８０°周期で変化する。本明細書において、平面視とは、位相差板１０の板面に対して垂直な方向から見たことを意味する。なお、垂直配向液晶層１３Ｂは、液晶分子が垂直に配向しており、平面視で貯蔵弾性率が一様である。

【0069】

平面視で、１／４波長板１３Ａと１／２波長板１３Ｃは、貯蔵弾性率が１８０°周期で変化する。１／４波長板１３Ａは、図４に示すθ１方向とθ５方向において貯蔵弾性率が最大になる。また、１／２波長板１３Ｃは、図４に示すθ３方向とθ７方向において貯蔵弾性率が最大になる。

【0070】

平面視で液晶層１３の貯蔵弾性率が１８０°周期で変化していれば、平面視で位相差板１０の貯蔵弾性率が１８０°周期で変化する。

【0071】

例えば、位相差板１０が１／４波長板１３Ａと１／２波長板１３Ｃを有する場合、位相差板１０の貯蔵弾性率は、θ２方向とθ６方向において最大になる。θ２方向は、θ１方向とθ３方向を二等分する方向である。θ６方向は、θ５方向とθ７方向を二等分する方向である。θ２方向とθ６方向とは１８０°離れている。

【0072】

また、位相差板１０が１／４波長板１３Ａと１／２波長板１３Ｃを有する場合、位相差板１０の貯蔵弾性率は、θ４方向とθ８方向において最小になる。θ４方向とθ８方向は、θ２方向とθ６方向に対して垂直な方向である。θ４方向とθ８方向とは１８０°離れている。

【0073】

なお、位相差板１０は、１／４波長板１３Ａと１／２波長板１３Ｃの両方を有しなくてもよく、いずれか一方を有していてもよい。後者の場合も、平面視で、位相差板１０の貯蔵弾性率が１８０°周期で変化する。

【0074】

次に、主に図５～図９を参照して、光学素子１の製造方法の一例について説明する。光学素子１の製造方法は、第１型５０を準備する工程を有する。第１型５０は、３次元構造物４０を取り囲むと共に、３次元構造物４０と位相差板１０とを間隔をおいて保持する。なお、接着層２０の図示は省略する。

【0075】

第１型５０は、例えば、位相差板１０の周縁を保持する外枠５１と、外枠５１の内側に配置される内枠５２と、を有する。内枠５２は、図示しない複数のブロックに分割されている。それゆえ、内枠５２は、３次元構造物４０と位相差板１０の間隔を変更可能である。また、内枠５２は、真空ポンプなどで排気可能である。

【0076】

第１型５０は、好ましくは、位相差板１０と同じ外寸を有する。つまり、第１型５０の周縁は、好ましくは、位相差板１０の周縁と同じ大きさを有する。位相差板１０の周縁が外枠５１の周縁に一致するように、位相差板１０が設置される。これにより、液晶分子の配向方向を所望の方向に調整できる。

【0077】

平面視で、第１型５０と位相差板１０とは、いずれも、長辺と短辺を有する長方形であることが好ましい。位相差板１０の光学特性は、１８０°周期で変化する。第１型５０と位相差板１０とを長辺同士が一致するように重ね合わせれば、液晶分子の配向方向を所望の方向に調整できる。

【0078】

なお、平面視で、第１型５０と位相差板１０とは、いずれも、正方形であってもよい。この場合、位相差板１０には、液晶分子の配向方向を表すアライメントマークが形成されていることが好ましい。アライメントマークを基に、液晶分子の配向方向を所望の方向に調整できる。

【0079】

第１型５０は、開口部５３が形成される平面５４と、平面５４から突出する凸部５５とを有する。凸部５５は、開口部５３の縁の一部に沿って設けられる。凸部５５は、図５～図９に示すように開口部５３の縁から離れていることが好ましいが、開口部５３の縁に接していてもよい。

【0080】

図５に示すように、凸部５５は、位相差板１０の貯蔵弾性率が最大になる位置に一対設けられる。例えば、位相差板１０が１／４波長板１３Ａと１／２波長板１３Ｃを有する場合、位相差板１０の貯蔵弾性率はθ２方向とθ６方向において最大になる。それゆえ、θ２方向とθ６方向に凸部５５が設けられる。

【0081】

図６～図９に示すように、光学素子１の製造方法は、平面５４と凸部５５とで位相差板１０を支持しながら位相差板１０を３次元構造物４０の曲面４０ａに沿って曲げ加工する工程を有する。凸部５５は、平面５４に比べて、位相差板１０と３次元構造物４０との高低差を大きくできる。

【0082】

位相差板１０と３次元構造物４０との高低差が大きいほど、位相差板１０が伸ばし易い。位相差板１０の貯蔵弾性率が最大になる位置に凸部５５を設けることで、位相差板１０を均等に伸ばすことができる。よって、位相差板１０の厚みのばらつきを低減でき、位相差板１０のリタデーションＲｄのばらつきを低減できる。

【0083】

図７に示すように、光学素子１の製造方法は、位相差板１０を基準として第１型５０とは反対側（例えば上側）に第２型６０を配置する工程を有してもよい。第１型５０が下型であって、第２型６０が上型である。第２型６０は、例えば、位相差板１０に接触するベースプレート６１と、ベースプレート６１を介して位相差板１０を加熱する加熱プレート６２と、を有する。

【0084】

ベースプレート６１は、位相差板１０との対向面に凹部６３を有する。凹部６３には、凸部５５が挿入される。凹部６３の壁面には、不図示のガス穴が複数形成される。ガス穴は、凹部６３のガス（例えば空気）を吸引する。また、ガス穴は、凹部６３にガス（例えば圧縮空気）を噴射する。吸引用のガス穴と、噴射用のガス穴とは、別々に設けられてもよい。

【0085】

図７に示すように、ベースプレート６１のガス穴が、凹部６３のガスを吸引することで、凹部６３の壁面に位相差板１０を吸着する。この状態で、加熱プレート６２のヒータが、ベースプレート６１を介して位相差板１０を加熱し、位相差板１０を軟化する。位相差板１０がベースプレート６１に密着しているので、加熱プレート６２の熱が位相差板１０に伝わりやすい。

【0086】

その後、図８に示すように、ベースプレート６１のガス穴が凹部６３にガスを噴射すると同時に第１型５０が真空ポンプで減圧されることで、位相差板１０が３次元構造物４０に押し付けられる。位相差板１０は、最初に３次元構造物４０の曲面４０ａの中心に接触し、続いて中心から周縁に向けて徐々に接触する。中心から周縁に向けて空気を逃がすことができ、空気の噛み込みを抑制できる。

【0087】

図９に示すように、位相差板１０は、３次元構造物４０の曲面４０ａの全体に接触する。位相差板１０の曲面４０ａからはみ出した部分は、切除される。これにより、光学素子１が得られる。

【実施例0088】

以下、実験データについて説明する。実施例１と比較例１は、凸部５５の有無以外、同じ条件で光学素子１を作製した。実施例１では凸部５５の有る第１型５０を使用したのに対し、比較例１では凸部５５の無い第１型５０を使用した。比較例１では、凸部５５を取り外し、平面５４のみで位相差板１０を支持しながら、位相差板１０を３次元構造物４０の曲面４０ａに沿って曲げ加工した。

【0089】

実施例１と比較例１では、位相差板１０として、図３に示すように、透明基材１１と、配向層１２Ａと、１／４波長板１３Ａと、支持層１４と、垂直配向液晶層１３Ｂと、配向層１２Ｃと、１／２波長板１３Ｃと、をこの順番で有する物を準備した。透明基材１１は、ＴＡＣフィルムを用意した。配向層１２Ａは、新中村化学工業社製のＮＫエステル ＡＤＣＰを用いて、転写法でストライプパターン状の格子（ピッチｐ：９０ｎｍ、溝の深さＤ：３０ｎｍ、厚みＴ２：１．８μｍ）を形成した。１／４波長板１３Ａは、スピンコート法でＢＡＳＦ社製のＬＣ２４２を配向層１２Ａの上に塗布し、加熱によって乾燥し、ＵＶ露光によって硬化させることで形成した。１／４波長板１３Ａの厚みＴ３は１．２μｍであった。支持層１４は、新中村化学工業社製のＮＫエステル Ａ－２００を１／４波長板１３Ａの上に転写し、ＵＶ露光によって硬化させることで形成した。支持層１４の厚みは１．３μｍであった。垂直配向液晶層１３Ｂは、ＥＮＥＯＳ液晶株式会社製のＮＶ ＦＩＬＭを支持層１４の上に転写することで形成した。垂直配向液晶層１３Ｂの厚みＴ３は、０．８μｍであった。配向層１２Ｃは、新中村化学工業社製のＮＫエステル ＡＤＣＰを用いて、転写法でストライプパターン状の格子（ピッチｐ：９０ｎｍ、溝の深さＤ：３０ｎｍ、厚みＴ２：５．１μｍ）を形成した。１／２波長板１３Ｃは、スピンコート法でＢＡＳＦ社製のＬＣ２４２を配向層１２Ａの上に塗布し、加熱によって乾燥し、ＵＶ露光によって硬化させることで形成した。１／２波長板１３Ｃの厚みＴ３は、２．３μｍであった。

【0090】

次に、位相差板１０（詳細には透明基材１１）に接着層２０を貼合することで、積層板３０を作製した。接着層２０の貼合には、ハンドローラーを用いた。

【0091】

次に、図６に示すように、第１型５０の開口部５３に３次元構造物４０を収容し、第１型５０の平面５４の上に位相差板１０を載せた。その後、位相差板１０の上に、第２型６０を設置した。

【0092】

次に、図７に示すように、第２型６０が凹部６３の壁面に位相差板１０を吸着した。この状態で、第２型６０が位相差板１０を加熱し、位相差板１０を軟化した。位相差板１０の加熱温度は、１５０℃であった。

【0093】

次に、図８に示すように、第２型６０がガスを０．９ＭＰａで噴射すると同時に第１型５０が真空ポンプで減圧されることで、位相差板１０を３次元構造物４０に押し付けた。位相差板１０は、最初に３次元構造物４０の曲面４０ａの中心に接触し、続いて中心から周縁に向けて徐々に接触した。

【0094】

図９に示すように３次元構造物４０の曲面４０ａの全体に位相差板１０を接着した後、位相差板１０の曲面４０ａからはみ出した部分を切除した。これにより、光学素子１を作製した。

【0095】

実施例１と比較例１で作製した光学素子のリタデーションＲｄは、フォトニックラティス社製のＷＰＡ－２００－Ｌを用いて測定した。測定点は、曲面４０ａの重心Ｐ０から１５ｍｍの円周上に等ピッチで配置し、０°方向から１８０°方向まで２２．５°間隔で配置した。なお、図４に示す＋ｙ方向が０°方向であり、図４に示す－ｘ方向が９０°方向であり、図４に示す－ｙ方向が１８０°方向である。測定結果を図１０に示す。

【0096】

図１０において、実線は実施例１で作製した光学素子のリタデーションＲｄであり、破線は比較例１で作製した光学素子のリタデーションＲｄである。図１０から明らかなように、凸部５５が有れば、凸部５５が無い場合に比べて、光学素子のリタデーションＲｄのばらつきを低減できることが分かる。

【0097】

以上、本開示に係る光学素子の製造方法について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除および組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

【符号の説明】

【0098】

１ 光学素子
１０ 位相差板
１３ 液晶層
２０ 接着層
４０ ３次元構造物
４０ａ 曲面
５０ 第１型
５３ 開口部
５４ 平面
５５ 凸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】