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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-14
(45)【発行日】2022-12-22
(54)【発明の名称】コレステリック液晶層およびコレステリック液晶層の形成方法
(51)【国際特許分類】
G02B 5/18 20060101AFI20221215BHJP
G02B 5/30 20060101ALI20221215BHJP
【ＦＩ】
G02B5/18
G02B5/30
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021519343
(86)(22)【出願日】2020-04-23
(86)【国際出願番号】 JP2020017531
(87)【国際公開番号】W WO2020230579
(87)【国際公開日】2020-11-19
【審査請求日】2021-11-02
(31)【優先権主張番号】P 2019090936
(32)【優先日】2019-05-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100152984
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100148080
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 史生
(72)【発明者】
【氏名】篠田 克己
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 寛
(72)【発明者】
【氏名】齊藤 之人
【審査官】辻本 寛司
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１７－５２２６０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／２１２３４８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００５／０１４０８３７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－８４６７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２０５１８２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３７３４５９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１４３４３８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ５／１８
Ｇ０２Ｂ ５／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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であって、前記コレステリック液晶層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、かつ、
走査型電子顕微鏡によって観察される前記コレステリック液晶層の断面において、前記コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、前記コレステリック液晶層の主面に対して、８０°以上、傾斜しており、かつ、
前記液晶化合物の少なくとも一部が、前記コレステリック液晶層の主面に対して傾斜していることを特徴とするコレステリック液晶層。
【請求項2】
前記液晶配向パターンにおける、前記液晶化合物由来の光学軸の向きが１８０°回転する長さを１周期Λとした際に、前記１周期Λが１μｍ以下である、請求項１に記載のコレステリック液晶層。
【請求項3】
前記１周期Λが０．６μｍ以下である、請求項２に記載のコレステリック液晶層。
【請求項4】
前記液晶化合物の傾斜配向を安定化させる傾斜配向剤を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載のコレステリック液晶層。
【請求項5】
液晶化合物由来の光学軸の向きを、面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化させる配向パターンを有する配向膜に、液晶化合物、光の照射によって螺旋誘起力が低下するキラル剤、および、前記液晶化合物の傾斜配向を安定化させる傾斜配向剤を含有する液晶組成物を塗布する塗布工程、前記液晶組成物を加熱することによって、前記液晶化合物をコレステリック液晶相に配向させる加熱工程、
前記液晶組成物に光を照射することによって、前記キラル剤の螺旋誘起力を低下させる第１露光工程、および、
前記液晶組成物に光を照射することによって、前記液晶組成物を硬化する第２露光工程、を行うことを特徴とするコレステリック液晶層の形成方法。
【請求項6】
前記キラル剤が、イソソルビド構造を有する、請求項５に記載のコレステリック液晶層の形成方法。
【請求項7】
前記第１露光工程と第２露光工程とで、異なる波長の光を照射する、請求項５または６に記載のコレステリック液晶層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コレステリック液晶層、および、このコレステリック液晶層を好適に形成できるコレステリック液晶層の形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＡＲ（Augmented Reality（拡張現実））グラスが実用化されている。ＡＲグラスは、スマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ（Head Mounted Display））、および、ＡＲメガネ等とも呼ばれている。
ＡＲグラスでは、一例として、回折素子を用いて、ディスプレイからの光（投影光）を回折（屈折）させて導光板の一方の端部に入射する。これにより、角度を付けて導光板に光を導入して、導光板内で光を全反射して伝播させる。導光板を伝播した光は、導光板の他方の端部において同じく回折素子によって回折されて、導光板から、使用者による観察位置に出射される。
ＡＲグラスでは、一例として、回折素子を用いて、ディスプレイからの光（投影光）を回折（屈折）させて導光板の一方の端部に入射する。これにより、角度を付けて導光板に光を導入して、導光板内で光を全反射して伝播させる。導光板を伝播した光は、導光板の他方の端部において同じく回折素子によって回折されて、導光板から、使用者による観察位置に出射される。
【0003】
ＡＲグラスに利用される、導光板に角度をつけて光を入射させる回折素子の一例として、特許文献１に記載される、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用いる反射構造体が例示される。
この反射構造体は、各々が所定方向に沿って延びる複数の螺旋状構造体を備えている。また、この反射構造体は、所定方向に交差すると共に、光が入射する第１入射面と、この所定方向に交差すると共に、第１入射面から入射した光を反射する反射面とを有し、第１入射面は、複数の螺旋状構造体のそれぞれの両端部のうちの一方端部を含む。また、複数の螺旋状構造体の各々は、所定方向に沿って連なる複数の構造単位を含み、この複数の構造単位は、螺旋状に旋回して積み重ねられた複数の要素を含む。また、複数の構造単位の各々は、第１端部と第２端部とを有し、所定方向に沿って互いに隣接する構造単位のうち、一方の構造単位の第２端部は、他方の構造単位の第１端部を構成し、かつ、複数の螺旋状構造体に含まれる複数の第１端部に位置する要素の配向方向は揃っている。さらに、反射面は、複数の螺旋状構造体のそれぞれに含まれる少なくとも１つの第１端部を含むものであり、かつ、第１入射面に対して非平行となっている。
この反射構造体は、各々が所定方向に沿って延びる複数の螺旋状構造体を備えている。また、この反射構造体は、所定方向に交差すると共に、光が入射する第１入射面と、この所定方向に交差すると共に、第１入射面から入射した光を反射する反射面とを有し、第１入射面は、複数の螺旋状構造体のそれぞれの両端部のうちの一方端部を含む。また、複数の螺旋状構造体の各々は、所定方向に沿って連なる複数の構造単位を含み、この複数の構造単位は、螺旋状に旋回して積み重ねられた複数の要素を含む。また、複数の構造単位の各々は、第１端部と第２端部とを有し、所定方向に沿って互いに隣接する構造単位のうち、一方の構造単位の第２端部は、他方の構造単位の第１端部を構成し、かつ、複数の螺旋状構造体に含まれる複数の第１端部に位置する要素の配向方向は揃っている。さらに、反射面は、複数の螺旋状構造体のそれぞれに含まれる少なくとも１つの第１端部を含むものであり、かつ、第１入射面に対して非平行となっている。
【0004】
特許文献１に記載される反射構造体（コレステリック液晶層）は、要するに、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有するものである。特許文献１に記載されるコレステリック液晶層は、このような液晶配向パターンを有することにより、第１入射面に対して、非平行な反射面を有する。
一般的なコレステリック液晶層は、入射した光を鏡面反射する。
これに対して、特許文献１に記載される反射構造体は、鏡面反射ではなく、入射した光を、鏡面反射に対して所定の方向に角度を持たせて反射する。例えば、特許文献１に記載されるコレステリック液晶層によれば、法線方向から入射した光を、法線方向に反射するのではなく、法線方向に対して角度を有して反射する。
従って、この光学素子を用いることで、ディスプレイによる画像を回折させて、角度を付けて導光板に光を導入して、導光板内で光を導光できる。
一般的なコレステリック液晶層は、入射した光を鏡面反射する。
これに対して、特許文献１に記載される反射構造体は、鏡面反射ではなく、入射した光を、鏡面反射に対して所定の方向に角度を持たせて反射する。例えば、特許文献１に記載されるコレステリック液晶層によれば、法線方向から入射した光を、法線方向に反射するのではなく、法線方向に対して角度を有して反射する。
従って、この光学素子を用いることで、ディスプレイによる画像を回折させて、角度を付けて導光板に光を導入して、導光板内で光を導光できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開第２０１６／０６６２１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載されるコレステリック液晶層を用いる反射構造体によれば、コレステリック液晶層によって入射した円偏光を回折して、入射方向に対して、円偏光を傾けて反射できる。また、特許文献１に記載される反射構造体は、コレステリック液晶層を用いるものであるので、特定の波長域の特定の円偏光の光を、選択的に回折して反射できる。
【0007】
ここで、ＡＲグラス等の装置の構成および大きさ等によっては、反射ではなく、透過光を回折させることで角度を付けて導光板に光を導入して、導光板内で光を導光させる方が、好ましい場合も有る。
しかしながら、透過によって、特定の波長域の特定の円偏光の光を選択的に回折させることができる光学素子は、非常に少ない。
しかしながら、透過によって、特定の波長域の特定の円偏光の光を選択的に回折させることができる光学素子は、非常に少ない。
【0008】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、特定の波長域の特定の円偏光の光を選択的に回折できる、透過型の液晶回折素子が得られるコレステリック液晶層、および、このコレステリック液晶層を好適に形成できるコレステリック液晶層の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
［１］ 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であって、
コレステリック液晶層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、かつ、
走査型電子顕微鏡によって観察されるコレステリック液晶層の断面において、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、コレステリック液晶層の主面に対して、８０°以上、傾斜していることを特徴とするコレステリック液晶層。
［２］ 液晶配向パターンにおける、液晶化合物由来の光学軸の向きが１８０°回転する長さを１周期Λとした際に、１周期Λが１μｍ以下である、［１］に記載のコレステリック液晶層。
［３］ １周期Λが０．６μｍ以下である、［２］に記載のコレステリック液晶層。
［４］ 液晶化合物の傾斜配向を安定化させる傾斜配向剤を有する、［１］～［３］のいずれかに記載のコレステリック液晶層。
［５］ 液晶化合物由来の光学軸の向きを、面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化させる配向パターンを有する配向膜に、液晶化合物、光の照射によって螺旋誘起力が低下するキラル剤、および、液晶化合物の傾斜配向を安定化させる傾斜配向剤を含有する液晶組成物を塗布する塗布工程、
液晶組成物を加熱することによって、液晶化合物をコレステリック液晶相に配向させる加熱工程、
液晶組成物に光を照射することによって、キラル剤の螺旋誘起力を低下させる第１露光工程、および、
液晶組成物に光を照射することによって、液晶組成物を硬化する第２露光工程、を行うことを特徴とするコレステリック液晶層の形成方法。
［６］ キラル剤が、イソソルビド構造を有する、［５］に記載のコレステリック液晶層の形成方法。
［７］ 第１露光工程と第２露光工程とで、異なる波長の光を照射する、［５］または［６］に記載のコレステリック液晶層の形成方法。
［１］ 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であって、
コレステリック液晶層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、かつ、
走査型電子顕微鏡によって観察されるコレステリック液晶層の断面において、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、コレステリック液晶層の主面に対して、８０°以上、傾斜していることを特徴とするコレステリック液晶層。
［２］ 液晶配向パターンにおける、液晶化合物由来の光学軸の向きが１８０°回転する長さを１周期Λとした際に、１周期Λが１μｍ以下である、［１］に記載のコレステリック液晶層。
［３］ １周期Λが０．６μｍ以下である、［２］に記載のコレステリック液晶層。
［４］ 液晶化合物の傾斜配向を安定化させる傾斜配向剤を有する、［１］～［３］のいずれかに記載のコレステリック液晶層。
［５］ 液晶化合物由来の光学軸の向きを、面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化させる配向パターンを有する配向膜に、液晶化合物、光の照射によって螺旋誘起力が低下するキラル剤、および、液晶化合物の傾斜配向を安定化させる傾斜配向剤を含有する液晶組成物を塗布する塗布工程、
液晶組成物を加熱することによって、液晶化合物をコレステリック液晶相に配向させる加熱工程、
液晶組成物に光を照射することによって、キラル剤の螺旋誘起力を低下させる第１露光工程、および、
液晶組成物に光を照射することによって、液晶組成物を硬化する第２露光工程、を行うことを特徴とするコレステリック液晶層の形成方法。
［６］ キラル剤が、イソソルビド構造を有する、［５］に記載のコレステリック液晶層の形成方法。
［７］ 第１露光工程と第２露光工程とで、異なる波長の光を照射する、［５］または［６］に記載のコレステリック液晶層の形成方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明のコレステリック液晶層によれば、特定の波長域の特定の円偏光の光を選択的に回折できる、透過型の液晶回折素子を得られる。また、本発明のコレステリック液晶層の形成方法によれば、このコレステリック液晶層を好適に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明のコレステリック液晶層、および、コレステリック液晶層の形成方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【0013】
本発明において「～」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。
本発明において、「（メタ）アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。
本発明において、「（メタ）アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。
【0014】
図１に、本発明のコレステリック液晶層を利用する液晶回折素子の一を概念的に示す。
図１に示す液晶回折素子１０は、支持体１２と、配向膜１４と、コレステリック液晶層１６とを有する。
コレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相を固定してなるものであり、本発明のコレステリック液晶層である。本発明において、コレステリック液晶層１６は、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａの向きが、面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する（図２参照）。
また、コレステリック液晶層１６は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）で観察した断面において、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、主面に対して８０°以上、傾斜している（図３参照）。なお、主面とは、シート状物（フィルム、板状物、層）の最大面である。
本発明のコレステリック液晶層１６（液晶回折素子１０）は、このような構成を有することにより、透過によって、特定の波長域（波長帯域）の特定の円偏光を回折することができる。
図１に示す液晶回折素子１０は、支持体１２と、配向膜１４と、コレステリック液晶層１６とを有する。
コレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相を固定してなるものであり、本発明のコレステリック液晶層である。本発明において、コレステリック液晶層１６は、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａの向きが、面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する（図２参照）。
また、コレステリック液晶層１６は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）で観察した断面において、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、主面に対して８０°以上、傾斜している（図３参照）。なお、主面とは、シート状物（フィルム、板状物、層）の最大面である。
本発明のコレステリック液晶層１６（液晶回折素子１０）は、このような構成を有することにより、透過によって、特定の波長域（波長帯域）の特定の円偏光を回折することができる。
【0015】
［支持体］
液晶回折素子１０において、支持体１２は、配向膜１４およびコレステリック液晶層１６を支持するものである。
液晶回折素子１０において、支持体１２は、配向膜１４およびコレステリック液晶層１６を支持するものである。
【0016】
支持体１２は、配向膜１４およびコレステリック液晶層１６を支持できるものであれば、各種のシート状物が利用可能である。
なお、支持体１２は、対応する光に対する透過率が５０％以上であるのが好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、８５％以上であるのがさらに好ましい。
なお、対応する光とは、コレステリック液晶層１６が選択的に回折（反射）する所定の波長域の所定の円偏光の光である。ただし、所定の波長域には、斜め入射で生じる対応波長域の短波長化、いわゆるブルーシフト（短波シフト）による変動分も含む。
なお、支持体１２は、対応する光に対する透過率が５０％以上であるのが好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、８５％以上であるのがさらに好ましい。
なお、対応する光とは、コレステリック液晶層１６が選択的に回折（反射）する所定の波長域の所定の円偏光の光である。ただし、所定の波長域には、斜め入射で生じる対応波長域の短波長化、いわゆるブルーシフト（短波シフト）による変動分も含む。
【0017】
支持体１２の厚さには、制限はなく、液晶回折素子１０の用途、液晶回折素子１０に要求される可撓性または剛性、液晶回折素子１０に要求される厚差、および、支持体１２の形成材料等に応じて、配向膜１４およびコレステリック液晶層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、１～１０００μｍが好ましく、３～２５０μｍがより好ましく、５～１５０μｍがさらに好ましい。
支持体１２の厚さは、１～１０００μｍが好ましく、３～２５０μｍがより好ましく、５～１５０μｍがさらに好ましい。
【0018】
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、ポリオレフィン等の樹脂材料からなる支持体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等を基板として含み、この基板の表面に他の層を設けたもの等が例示される。
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、ポリオレフィン等の樹脂材料からなる支持体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等を基板として含み、この基板の表面に他の層を設けたもの等が例示される。
【0019】
＜配向膜＞
液晶回折素子１０において、支持体１２の表面には配向膜１４が形成される。
配向膜１４は、コレステリック液晶層１６を形成する際に、液晶化合物４０を所定の液晶配向パターンに配向するための配向膜１４である。
後述するが、本発明のコレステリック液晶層１６は、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａ（図２参照）の向きが、面内の一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する。従って、配向膜１４は、コレステリック液晶層１６が、この液晶配向パターンを形成できるように、形成される。
以下の説明では、『光学軸４０Ａの向きが回転』を単に『光学軸４０Ａが回転』とも言う。
液晶回折素子１０において、支持体１２の表面には配向膜１４が形成される。
配向膜１４は、コレステリック液晶層１６を形成する際に、液晶化合物４０を所定の液晶配向パターンに配向するための配向膜１４である。
後述するが、本発明のコレステリック液晶層１６は、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａ（図２参照）の向きが、面内の一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する。従って、配向膜１４は、コレステリック液晶層１６が、この液晶配向パターンを形成できるように、形成される。
以下の説明では、『光学軸４０Ａの向きが回転』を単に『光学軸４０Ａが回転』とも言う。
【0020】
配向膜１４は、公知の各種のものが利用可能である。
例えば、ポリマー等の有機化合物からなるラビング処理膜、無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、ならびに、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等の有機化合物のラングミュア・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。
例えば、ポリマー等の有機化合物からなるラビング処理膜、無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、ならびに、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等の有機化合物のラングミュア・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。
【0021】
ラビング処理による配向膜１４は、ポリマー層の表面を紙または布で一定方向に数回こすることにより形成できる。
配向膜１４に使用する材料としては、ポリイミド、ポリビニルアルコール、特開平９－１５２５０９号公報に記載された重合性基を有するポリマー、特開２００５－０９７３７７号公報、特開２００５－０９９２２８号公報、および、特開２００５－１２８５０３号公報記載の配向膜１４等の形成に用いられる材料が好ましい。
配向膜１４に使用する材料としては、ポリイミド、ポリビニルアルコール、特開平９－１５２５０９号公報に記載された重合性基を有するポリマー、特開２００５－０９７３７７号公報、特開２００５－０９９２２８号公報、および、特開２００５－１２８５０３号公報記載の配向膜１４等の形成に用いられる材料が好ましい。
【0022】
本発明のコレステリック液晶層１６を形成するための配向膜１４は、光配向性の素材に偏光または非偏光を照射して配向膜１４とした、いわゆる光配向膜が好適に利用される。すなわち、本発明においては、配向膜１４として、支持体１２上に、光配向材料を塗布して形成した光配向膜が、好適に利用される。
偏光の照射は、光配向膜に対して、垂直方向または斜め方向から行うことができ、非偏光の照射は、光配向膜に対して、斜め方向から行うことができる。
偏光の照射は、光配向膜に対して、垂直方向または斜め方向から行うことができ、非偏光の照射は、光配向膜に対して、斜め方向から行うことができる。
【0023】
本発明に利用可能な配向膜に用いられる光配向材料としては、例えば、特開２００６－２８５１９７号公報、特開２００７－０７６８３９号公報、特開２００７－１３８１３８号公報、特開２００７－９４０７１号公報、特開２００７－１２１７２１号公報、特開２００７－１４０４６５号公報、特開２００７－１５６４３９号公報、特開２００７－１３３１８４号公報、特開２００９－１０９８３１号公報、特許第３８８３８４８号公報および特許第４１５１７４６号公報に記載のアゾ化合物、特開２００２－２２９０３９号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開２００２－２６５５４１号公報および特開２００２－３１７０１３号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミドおよび／またはアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第４２０５１９５号および特許第４２０５１９８号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表２００３－５２０８７８号公報、特表２００４－５２９２２０号公報および特許第４１６２８５０号などに記載の光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミドおよび光架橋性ポリエステル、ならびに、特開平９－１１８７１７号公報、特表平１０－５０６４２０号公報、特表２００３－５０５５６１号公報、国際公開第２０１０／１５０７４８号、特開２０１３－１７７５６１号公報および特開２０１４－０１２８２３号公報などに記載の光二量化可能な化合物、特にシンナメート化合物、カルコン化合物およびクマリン化合物等が、好ましい例として例示される。
中でも、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミド、光架橋性ポリエステル、シンナメート化合物、および、カルコン化合物は、好適に利用される。
中でも、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミド、光架橋性ポリエステル、シンナメート化合物、および、カルコン化合物は、好適に利用される。
【0024】
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。
【0025】
配向膜１４の形成方法には、制限はなく、配向膜１４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、配向膜１４を支持体１２の表面に塗布して乾燥させた後、配向膜１４をレーザー光によって露光して、配向パターンを形成する方法が例示される。
【0026】
図６に、配向膜１４を露光して、配向パターン（図２参照）を形成する露光装置の一例を概念的に示す。
図６に示す露光装置６０は、レーザー６２を備えた光源６４と、レーザー６２が出射したレーザー光Ｍの偏光方向を変えるλ／２板６５と、レーザー６２が出射したレーザー光Ｍを光線ＭＡおよびＭＢの２つに分離する偏光ビームスプリッター６８と、分離された２つの光線ＭＡおよびＭＢの光路上にそれぞれ配置されたミラー７０Ａおよび７０Ｂと、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂと、を備える。
なお、光源６４は直線偏光Ｐ0を出射する。λ／４板７２Ａおよび７２Ｂは、互いに平行な光学軸を備えている。λ／４板７２Ａは、直線偏光Ｐ0（光線ＭＡ）を右円偏光ＰRに、λ／４板７２Ｂは直線偏光Ｐ0（光線ＭＢ）を左円偏光ＰLに、それぞれ変換する。
図６に示す露光装置６０は、レーザー６２を備えた光源６４と、レーザー６２が出射したレーザー光Ｍの偏光方向を変えるλ／２板６５と、レーザー６２が出射したレーザー光Ｍを光線ＭＡおよびＭＢの２つに分離する偏光ビームスプリッター６８と、分離された２つの光線ＭＡおよびＭＢの光路上にそれぞれ配置されたミラー７０Ａおよび７０Ｂと、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂと、を備える。
なお、光源６４は直線偏光Ｐ0を出射する。λ／４板７２Ａおよび７２Ｂは、互いに平行な光学軸を備えている。λ／４板７２Ａは、直線偏光Ｐ0（光線ＭＡ）を右円偏光ＰRに、λ／４板７２Ｂは直線偏光Ｐ0（光線ＭＢ）を左円偏光ＰLに、それぞれ変換する。
【0027】
配向パターンを形成される前の配向膜１４を有する支持体１２が露光部に配置され、２つの光線ＭＡと光線ＭＢとを配向膜１４上において交差させて干渉させ、その干渉光を配向膜１４に照射して露光する。
この際の干渉により、配向膜１４に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。これにより、配向膜１４において、配向状態が周期的に変化する配向パターンが得られる。
露光装置６０においては、２つの光線ＭＡおよびＭＢの交差角αを変化させることにより、配向パターンの周期を調節できる。すなわち、露光装置６０においては、交差角αを調節することにより、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａが一方向に向かって連続的に回転する配向パターンにおいて、光学軸４０Ａが回転する１方向における、光学軸４０Ａが１８０°回転する１周期の長さを調節できる。具体的には、後述する図２に示す矢印Ｘ方向における、１周期Λを調節できる。
このような配向状態が周期的に変化した配向パターンを有する配向膜１４上に、コレステリック液晶層を形成することにより、後述するように、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａが一方向に向かって連続的に回転する液晶配向パターンを有する、コレステリック液晶層を形成できる。
また、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂの光学軸を、それぞれ、９０°回転することにより、光学軸４０Ａの回転方向を逆にすることができる。
この際の干渉により、配向膜１４に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。これにより、配向膜１４において、配向状態が周期的に変化する配向パターンが得られる。
露光装置６０においては、２つの光線ＭＡおよびＭＢの交差角αを変化させることにより、配向パターンの周期を調節できる。すなわち、露光装置６０においては、交差角αを調節することにより、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａが一方向に向かって連続的に回転する配向パターンにおいて、光学軸４０Ａが回転する１方向における、光学軸４０Ａが１８０°回転する１周期の長さを調節できる。具体的には、後述する図２に示す矢印Ｘ方向における、１周期Λを調節できる。
このような配向状態が周期的に変化した配向パターンを有する配向膜１４上に、コレステリック液晶層を形成することにより、後述するように、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａが一方向に向かって連続的に回転する液晶配向パターンを有する、コレステリック液晶層を形成できる。
また、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂの光学軸を、それぞれ、９０°回転することにより、光学軸４０Ａの回転方向を逆にすることができる。
【0028】
なお、本発明の光学素子において、配向膜１４は、好ましい態様として設けられるものであり、必須の構成要件ではない。
例えば、支持体１２をラビング処理する方法、支持体１２をレーザー光等で加工する方法等によって、支持体１２に配向パターンを形成することにより、コレステリック液晶層が、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａの向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する構成とすることも、可能である。すなわち、本発明においては、支持体１２を配向膜として作用させてもよい。
例えば、支持体１２をラビング処理する方法、支持体１２をレーザー光等で加工する方法等によって、支持体１２に配向パターンを形成することにより、コレステリック液晶層が、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａの向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する構成とすることも、可能である。すなわち、本発明においては、支持体１２を配向膜として作用させてもよい。
【0029】
＜コレステリック液晶層＞
液晶回折素子１０において、配向膜１４の表面には、コレステリック液晶層１６が形成される。
コレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相を固定してなるものである。すなわち、コレステリック液晶層１６は、コレステリック構造を有する液晶化合物４０（液晶材料）からなる層である。
コレステリック液晶層１６は、本発明のコレステリック液晶層である。
液晶回折素子１０において、配向膜１４の表面には、コレステリック液晶層１６が形成される。
コレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相を固定してなるものである。すなわち、コレステリック液晶層１６は、コレステリック構造を有する液晶化合物４０（液晶材料）からなる層である。
コレステリック液晶層１６は、本発明のコレステリック液晶層である。
【0030】
コレステリック液晶相は、液晶化合物４０が螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造を有し、液晶化合物４０が螺旋状に１回転（３６０°回転）して積み重ねられた構成を螺旋１ピッチとして、螺旋状に旋回する液晶化合物４０が、複数ピッチ、積層された構造を有する。すなわち、螺旋１ピッチとは、図１に示すピッチＰである。
螺旋１ピッチとは、言い換えれば、螺旋の巻き数１回分の長さであり、すなわち、コレステリック液晶相を構成する液晶化合物のダイレクター（棒状液晶であれば長軸方向）が３６０°回転する螺旋軸方向の長さである。
螺旋１ピッチとは、言い換えれば、螺旋の巻き数１回分の長さであり、すなわち、コレステリック液晶相を構成する液晶化合物のダイレクター（棒状液晶であれば長軸方向）が３６０°回転する螺旋軸方向の長さである。
【0031】
ここで、図３に概念的に示すように、コレステリック液晶層は、ＳＥＭで観察した断面において、コレステリック液晶相に由来して、明部（明線）と暗部（暗線）との縞模様が観察される。すなわち、コレステリック液晶層の断面では、明部と暗部とを交互に積層した層状構造が観察される。
なお、通常のコレステリック液晶層では、図５に概念的に示すように、明部および暗部は、主面と平行であり、厚さ方向に交互に積層される。これに対して、本発明のコレステリック液晶層１６は、図３に示すように、明部および暗部は、主面に対して８０°以上、傾斜している。すなわち、本発明のコレステリック液晶層１６は、図３における角度θが８０°以上である。この点に関しては、後に詳述する。
コレステリック液晶相では、明部と暗部との繰り返し２回分が、螺旋１ピッチに相当する。明部と暗部の繰り返し２回分とは、暗部３つ、および、明部２つ分である。または、明部と暗部の繰り返し２回分とは、明部３つ、および、暗部２つ分である。このことから、コレステリック液晶層すなわち螺旋１ピッチの長さ（ピッチＰ）は、ＳＥＭ断面図から測定することができる。
なお、通常のコレステリック液晶層では、図５に概念的に示すように、明部および暗部は、主面と平行であり、厚さ方向に交互に積層される。これに対して、本発明のコレステリック液晶層１６は、図３に示すように、明部および暗部は、主面に対して８０°以上、傾斜している。すなわち、本発明のコレステリック液晶層１６は、図３における角度θが８０°以上である。この点に関しては、後に詳述する。
コレステリック液晶相では、明部と暗部との繰り返し２回分が、螺旋１ピッチに相当する。明部と暗部の繰り返し２回分とは、暗部３つ、および、明部２つ分である。または、明部と暗部の繰り返し２回分とは、明部３つ、および、暗部２つ分である。このことから、コレステリック液晶層すなわち螺旋１ピッチの長さ（ピッチＰ）は、ＳＥＭ断面図から測定することができる。
【0032】
＜＜コレステリック液晶相＞＞
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。
一般的なコレステリック液晶相では、選択反射の中心波長λ（選択反射中心波長λ）は、コレステリック液晶相における螺旋１ピッチの長さであるピッチＰ（図１、図３および図５参照）に依存し、コレステリック液晶相の平均屈折率ｎとλ＝ｎ×Ｐの関係に従う。そのため、ピッチＰを調節することで、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選択反射中心波長は、ピッチＰが長いほど、長波長になる。
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。
一般的なコレステリック液晶相では、選択反射の中心波長λ（選択反射中心波長λ）は、コレステリック液晶相における螺旋１ピッチの長さであるピッチＰ（図１、図３および図５参照）に依存し、コレステリック液晶相の平均屈折率ｎとλ＝ｎ×Ｐの関係に従う。そのため、ピッチＰを調節することで、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選択反射中心波長は、ピッチＰが長いほど、長波長になる。
【0033】
コレステリック液晶相の螺旋ピッチは、コレステリック液晶層を形成する際に、液晶化合物と共に用いるキラル剤の種類、および、キラル剤の添加濃度に依存する。従って、これらを調節することによって、所望の螺旋ピッチを得ることができる。
なお、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頁に記載される方法を用いることができる。
なお、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頁に記載される方法を用いることができる。
【0034】
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層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。
図１に示すコレステリック液晶層１６は、螺旋の捩れ方向が左であるので、選択的な波長帯域において、左円偏光を反射する。
なお、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。
図１に示すコレステリック液晶層１６は、螺旋の捩れ方向が左であるので、選択的な波長帯域において、左円偏光を反射する。
なお、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。
【0035】
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と螺旋のピッチ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。
反射波長域の半値幅は、光学積層体の用途に応じて調節される。反射波長域の半値幅は、例えば１０～５００ｎｍであればよく、好ましくは２０～３００ｎｍであり、より好ましくは３０～１００ｎｍである。
反射波長域の半値幅は、光学積層体の用途に応じて調節される。反射波長域の半値幅は、例えば１０～５００ｎｍであればよく、好ましくは２０～３００ｎｍであり、より好ましくは３０～１００ｎｍである。
【0036】
＜＜コレステリック液晶層の液晶配向パターン＞＞
本発明のコレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相を形成する液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａ（図２参照）の向きが、コレステリック液晶層の面内において、一方向に連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。
なお、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａとは、液晶化合物４０において屈折率が最も高くなる軸、いわゆる遅相軸である。例えば、液晶化合物４０が棒状液晶化合物である場合には、光学軸４０Ａは、棒形状の長軸方向に沿っている。以下の説明では、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａを、『液晶化合物４０の光学軸４０Ａ』または『光学軸４０Ａ』ともいう。
本発明のコレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相を形成する液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａ（図２参照）の向きが、コレステリック液晶層の面内において、一方向に連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。
なお、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａとは、液晶化合物４０において屈折率が最も高くなる軸、いわゆる遅相軸である。例えば、液晶化合物４０が棒状液晶化合物である場合には、光学軸４０Ａは、棒形状の長軸方向に沿っている。以下の説明では、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａを、『液晶化合物４０の光学軸４０Ａ』または『光学軸４０Ａ』ともいう。
【0037】
図２に、コレステリック液晶層１６の平面図を概念的に示す。
なお、平面図とは、図１において、コレステリック液晶層１６（液晶回折素子１０）を上方から見た図であり、すなわち、液晶回折素子１０を厚さ方向から見た図である。厚さ方向とは、各層（膜）の積層方向である。
また、図２では、本発明のコレステリック液晶層１６における液晶配向パターンを明確に示すために、配向膜１４の表面の液晶化合物４０のみを示している。なお、配向膜１４の表面とは、コレステリック液晶層１６の配向膜１４との接触部である。
なお、平面図とは、図１において、コレステリック液晶層１６（液晶回折素子１０）を上方から見た図であり、すなわち、液晶回折素子１０を厚さ方向から見た図である。厚さ方向とは、各層（膜）の積層方向である。
また、図２では、本発明のコレステリック液晶層１６における液晶配向パターンを明確に示すために、配向膜１４の表面の液晶化合物４０のみを示している。なお、配向膜１４の表面とは、コレステリック液晶層１６の配向膜１４との接触部である。
【0038】
図２に示すように、配向膜１４の表面において、コレステリック液晶層１６を構成する液晶化合物４０は、下層の配向膜１４に形成された配向パターンに応じて、矢印Ｘで示す所定の一方向、および、この一方向（矢印Ｘ方向）と直交する方向に、二次元的に配列された状態になっている。
以下の説明では、矢印Ｘ方向と直交する方向を、便宜的にＹ方向とする。すなわち、図１、図３および後述する図４では、Ｙ方向は、紙面に直交する方向となる。
また、コレステリック液晶層１６を形成する液晶化合物４０は、配向膜１４の表面では、コレステリック液晶層１６の面内において、矢印Ｘ方向に沿って、光学軸４０Ａの向きが、連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有する。図示例においては、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが、矢印Ｘ方向に沿って、反時計回りで連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有する。
以下の説明では、矢印Ｘ方向と直交する方向を、便宜的にＹ方向とする。すなわち、図１、図３および後述する図４では、Ｙ方向は、紙面に直交する方向となる。
また、コレステリック液晶層１６を形成する液晶化合物４０は、配向膜１４の表面では、コレステリック液晶層１６の面内において、矢印Ｘ方向に沿って、光学軸４０Ａの向きが、連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有する。図示例においては、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが、矢印Ｘ方向に沿って、反時計回りで連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有する。
【0039】
液晶化合物４０の光学軸４０Ａの向きが矢印Ｘ方向（所定の一方向）に連続的に回転しながら変化しているとは、具体的には、矢印Ｘ方向に沿って配列されている液晶化合物４０の光学軸４０Ａと、矢印Ｘ方向とが成す角度が、矢印Ｘ方向の位置によって異なっており、矢印Ｘ方向に沿って、光学軸４０Ａと矢印Ｘ方向とが成す角度がθからθ＋１８０°あるいはθ－１８０°まで、順次、変化していることを意味する。
なお、矢印Ｘ方向に互いに隣接する液晶化合物４０の光学軸４０Ａの角度の差は、４５°以下が好ましく、１５°以下がより好ましく、より小さい角度がさらに好ましい。
なお、矢印Ｘ方向に互いに隣接する液晶化合物４０の光学軸４０Ａの角度の差は、４５°以下が好ましく、１５°以下がより好ましく、より小さい角度がさらに好ましい。
【0040】
一方、配向膜１４の表面では、コレステリック液晶層１６を形成する液晶化合物４０は、矢印Ｘ方向と直交するＹ方向、すなわち、光学軸４０Ａが連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光学軸４０Ａの向きが等しい。
言い換えれば、コレステリック液晶層１６を形成する液晶化合物４０は、Ｙ方向では、液晶化合物４０の光学軸４０Ａと矢印Ｘ方向とが成す角度が等しい。
言い換えれば、コレステリック液晶層１６を形成する液晶化合物４０は、Ｙ方向では、液晶化合物４０の光学軸４０Ａと矢印Ｘ方向とが成す角度が等しい。
【0041】
本発明の液晶回折素子１０においては、このような液晶化合物４０の液晶配向パターンにおいて、面内で光学軸４０Ａが連続的に回転して変化する矢印Ｘ方向において、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが１８０°回転する長さ（距離）を、液晶配向パターンにおける１周期の長さΛとする。すなわち、矢印Ｘ方向に対する角度が等しい２つの液晶化合物４０の、矢印Ｘ方向の中心間の距離を、１周期の長さΛとする。
具体的には、図１および図２に示すように、矢印Ｘ方向と光学軸４０Ａの方向とが一致する２つの液晶化合物４０の、矢印Ｘ方向の中心間の距離を、１周期の長さΛとする。以下の説明では、この１周期の長さΛを『１周期Λ』とも言う。
本発明の液晶回折素子１０において、コレステリック液晶層の液晶配向パターンは、配向膜１４の表面では、この１周期Λを、矢印Ｘ方向すなわち光学軸４０Ａの向きが連続的に回転して変化する一方向に繰り返す。
具体的には、図１および図２に示すように、矢印Ｘ方向と光学軸４０Ａの方向とが一致する２つの液晶化合物４０の、矢印Ｘ方向の中心間の距離を、１周期の長さΛとする。以下の説明では、この１周期の長さΛを『１周期Λ』とも言う。
本発明の液晶回折素子１０において、コレステリック液晶層の液晶配向パターンは、配向膜１４の表面では、この１周期Λを、矢印Ｘ方向すなわち光学軸４０Ａの向きが連続的に回転して変化する一方向に繰り返す。
【0042】
＜＜コレステリック液晶層の特性＞＞
面内に液晶配向パターンを有さない通常のコレステリック液晶層は、入射した円偏光を鏡面反射する。
これに対して、面内（配向膜の表面）において、矢印Ｘ方向に沿って光学軸４０Ａが連続的に回転する液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層は、鏡面反射に対して、入射した円偏光を、矢印Ｘ方向またはＸ方向とは逆に傾いた方向に反射する。
以下、左円偏光を選択的に反射するコレステリック液晶層を例に、この作用について説明する。
面内に液晶配向パターンを有さない通常のコレステリック液晶層は、入射した円偏光を鏡面反射する。
これに対して、面内（配向膜の表面）において、矢印Ｘ方向に沿って光学軸４０Ａが連続的に回転する液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層は、鏡面反射に対して、入射した円偏光を、矢印Ｘ方向またはＸ方向とは逆に傾いた方向に反射する。
以下、左円偏光を選択的に反射するコレステリック液晶層を例に、この作用について説明する。
【0043】
矢印Ｘ方向に沿って光学軸４０Ａが連続的に回転する液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層に入射した左円偏光は、コレステリック液晶層によって反射される際に、各液晶化合物４０の光学軸４０Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。
ここで、このコレステリック液晶層では、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが矢印Ｘ方向（一方向）に沿って回転しながら変化している。そのため、光学軸４０Ａの向きによって、入射した左円偏光の絶対位相の変化量が異なる。
さらに、コレステリック液晶層に形成された液晶配向パターンは、矢印Ｘ方向に周期的なパターンである。そのため、このコレステリック液晶層に入射した左円偏光には、それぞれの光学軸４０Ａの向きに対応して、矢印Ｘ方向とは逆方向に周期的な絶対位相が与えられる。
また、液晶化合物４０の光学軸４０Ａの矢印Ｘ方向に対する向きは、矢印Ｘ方向と直交するＹ方向の液晶化合物４０の配列では、均一である。
これにより、矢印Ｘ方向に沿って光学軸４０Ａが連続的に回転する液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層では、左円偏光に対して、ＸＹ面に対して矢印Ｘ方向に上昇するように傾いた等位相面が形成される。等位相面は、螺旋状に旋回する液晶化合物４０における光学軸４０Ａの向きが旋回方向で一致している液晶化合物４０を接続するように形成される。
コレステリック液晶層では、この等位相面が反射面のように作用する。そのため、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが矢印Ｘ方向に沿って反時計回りしている、左円偏光を反射するコレステリック液晶層では、入射した左円偏光を、鏡面反射に対して、矢印Ｘ方向とは逆に傾いた方向に反射する。
ここで、このコレステリック液晶層では、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが矢印Ｘ方向（一方向）に沿って回転しながら変化している。そのため、光学軸４０Ａの向きによって、入射した左円偏光の絶対位相の変化量が異なる。
さらに、コレステリック液晶層に形成された液晶配向パターンは、矢印Ｘ方向に周期的なパターンである。そのため、このコレステリック液晶層に入射した左円偏光には、それぞれの光学軸４０Ａの向きに対応して、矢印Ｘ方向とは逆方向に周期的な絶対位相が与えられる。
また、液晶化合物４０の光学軸４０Ａの矢印Ｘ方向に対する向きは、矢印Ｘ方向と直交するＹ方向の液晶化合物４０の配列では、均一である。
これにより、矢印Ｘ方向に沿って光学軸４０Ａが連続的に回転する液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層では、左円偏光に対して、ＸＹ面に対して矢印Ｘ方向に上昇するように傾いた等位相面が形成される。等位相面は、螺旋状に旋回する液晶化合物４０における光学軸４０Ａの向きが旋回方向で一致している液晶化合物４０を接続するように形成される。
コレステリック液晶層では、この等位相面が反射面のように作用する。そのため、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが矢印Ｘ方向に沿って反時計回りしている、左円偏光を反射するコレステリック液晶層では、入射した左円偏光を、鏡面反射に対して、矢印Ｘ方向とは逆に傾いた方向に反射する。
【0044】
上述のように、コレステリック液晶相では、ＳＥＭで観察する断面において、コレステリック液晶相に由来して、明部と暗部との縞模様が観察される。
コレステリック液晶相の明部および暗部は、螺旋状に旋回する液晶化合物４０における、光学軸４０Ａの向きが旋回方向で一致している液晶化合物４０を接続するように形成される。すなわち、明部および暗部は、上述した等位相面と一致する。
従って、コレステリック液晶層では、この明部および暗部を反射面として鏡面反射するように、入射した特定の円偏光を反射する。
コレステリック液晶相の明部および暗部は、螺旋状に旋回する液晶化合物４０における、光学軸４０Ａの向きが旋回方向で一致している液晶化合物４０を接続するように形成される。すなわち、明部および暗部は、上述した等位相面と一致する。
従って、コレステリック液晶層では、この明部および暗部を反射面として鏡面反射するように、入射した特定の円偏光を反射する。
【0045】
ここで、通常のコレステリック液晶層の明部および暗部は、図５に示すように、主面すなわち形成面である配向膜の表面と平行になる。
【0046】
これに対して、本発明のコレステリック液晶層１６は、配向膜１４の表面において、矢印Ｘ方向に沿って光学軸４０Ａが連続的に回転する液晶配向パターンを有する。
上述のように、コレステリック液晶層１６は、この液晶配向パターンを形成可能な、配向状態が周期的に変化した配向パターンを有する配向膜１４上に形成される。コレステリック液晶層１６は、配向膜１４の表面では、配向膜１４に形成された配向パターンにおける１周期Λの周期構造によって、液晶化合物４０の配列が決まる。
一方、コレステリック液晶層１６は、厚さ方向では、螺旋１ピッチ（ピッチＰ）が後述するキラル剤の添加量に応じた長さとなるように、液晶化合物４０を螺旋状に捩じる構造を形成する。
上述のように、コレステリック液晶層１６は、この液晶配向パターンを形成可能な、配向状態が周期的に変化した配向パターンを有する配向膜１４上に形成される。コレステリック液晶層１６は、配向膜１４の表面では、配向膜１４に形成された配向パターンにおける１周期Λの周期構造によって、液晶化合物４０の配列が決まる。
一方、コレステリック液晶層１６は、厚さ方向では、螺旋１ピッチ（ピッチＰ）が後述するキラル剤の添加量に応じた長さとなるように、液晶化合物４０を螺旋状に捩じる構造を形成する。
【0047】
すなわち、本発明のコレステリック液晶層１６では、液晶化合物４０が、厚さ方向の螺旋状に捩じろうとする周期と、配向膜１４の表面における回転周期との、両者に応じた周期構造を作ろうとする。
そのため、液晶化合物の光学軸が一方向に向かって連続的に回転する液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層１６では、面方向の周期構造と厚さ方向の周期構造とでバランスを取るために、図１に示すように、液晶化合物４０が傾斜し、かつ、液晶化合物の配列が傾くことで、一番、熱的に安定な状態を作ろうとする。
また、その結果、図３に概念的に示すように、コレステリック液晶層１６では、コレステリック液晶相に起因する明部および暗部も、主面に対して傾斜する。図示例では、明部および暗部は、矢印Ｘ方向に向かって、下方（配向膜１４側）から上方（空気界面側）に向かって立ち上がったように傾斜する。
そのため、液晶化合物の光学軸が一方向に向かって連続的に回転する液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層１６では、面方向の周期構造と厚さ方向の周期構造とでバランスを取るために、図１に示すように、液晶化合物４０が傾斜し、かつ、液晶化合物の配列が傾くことで、一番、熱的に安定な状態を作ろうとする。
また、その結果、図３に概念的に示すように、コレステリック液晶層１６では、コレステリック液晶相に起因する明部および暗部も、主面に対して傾斜する。図示例では、明部および暗部は、矢印Ｘ方向に向かって、下方（配向膜１４側）から上方（空気界面側）に向かって立ち上がったように傾斜する。
【0048】
本発明のコレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相に起因する明部および暗部が、コレステリック液晶層１６の主面に対して、８０°以上、傾斜している。すなわち、本発明のコレステリック液晶層１６は、明部および暗部と、コレステリック液晶層１６の主面とが成す角度θが、８０°以上である。
このような明部および暗部の傾斜角を有する、本発明のコレステリック液晶層１６の作用を、図４の概念図を例示して説明する。
このような明部および暗部の傾斜角を有する、本発明のコレステリック液晶層１６の作用を、図４の概念図を例示して説明する。
【0049】
このようなコレステリック液晶層１６に、図４に示すように、例えば図中左側下方（配向膜１４側）から右側上方に向かうように、選択的な反射波長域の左円偏光Ｌ１が入射したとする。
上述のように、選択的な反射波長域の左円偏光Ｌ１は、明部および暗部を反射面とするように鏡面反射される。また、コレステリック液晶層１６は、明部および暗部と、コレステリック液晶層１６の主面とが成す角度θが８０°以上である。
そのため、図中左側下方から右側上方に向かうように入射した左円偏光Ｌ１は、明部および暗部を反射面とするように鏡面反射されて、図４に示すように、入射側に戻される図中左側上方に進んで、上方（空気界面側）に抜けるように、コレステリック液晶層１６を透過する。すなわち、左円偏光Ｌ１は、入射面（配向膜１４側）に戻されるように反射されるのではなく、入射側に戻される図中左側の上方に向かって上方に抜けるように、コレステリック液晶層１６を透過する。
上述のように、選択的な反射波長域の左円偏光Ｌ１は、明部および暗部を反射面とするように鏡面反射される。また、コレステリック液晶層１６は、明部および暗部と、コレステリック液晶層１６の主面とが成す角度θが８０°以上である。
そのため、図中左側下方から右側上方に向かうように入射した左円偏光Ｌ１は、明部および暗部を反射面とするように鏡面反射されて、図４に示すように、入射側に戻される図中左側上方に進んで、上方（空気界面側）に抜けるように、コレステリック液晶層１６を透過する。すなわち、左円偏光Ｌ１は、入射面（配向膜１４側）に戻されるように反射されるのではなく、入射側に戻される図中左側の上方に向かって上方に抜けるように、コレステリック液晶層１６を透過する。
【0050】
逆に、図中右側下方から左側上方に向かうように、選択的な反射波長域の左円偏光Ｌ２が入射した場合にも、左円偏光Ｌ２は、明部および暗部を反射面とするように鏡面反射されて、入射面に戻されるように反射されるのではなく、入射方向に戻される図中右側に向かって上方に抜けるように、コレステリック液晶層１６を透過する。
【0051】
コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が大きく傾斜していても、コレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相を固定してなるものである。
従って、コレステリック液晶層１６は、明部および暗部を反射面とするように、螺旋１ピッチ（ピッチＰ）に対応する特定の波長域の、液晶化合物４０の螺旋の捩じれ方向（螺旋のセンス）に応じた特定の円偏光のみを選択的に反射する。
また、図４に破線で示すように、コレステリック液晶層１６は、円偏光以外の光、選択的な波長域以外の円偏光、および、旋回方向が逆の円偏光には、何の光学的な作用も与えることなく透過させる。
そのため、本発明のコレステリック液晶層１６によれば、透過によって、特定の波長域の特定の円偏光を選択的に回折することができる。言い換えれば、本発明のコレステリック液晶層によれば、特定の波長域の特定の円偏光を選択的に回折する、透過型の液晶回折素子を得られる。
従って、コレステリック液晶層１６は、明部および暗部を反射面とするように、螺旋１ピッチ（ピッチＰ）に対応する特定の波長域の、液晶化合物４０の螺旋の捩じれ方向（螺旋のセンス）に応じた特定の円偏光のみを選択的に反射する。
また、図４に破線で示すように、コレステリック液晶層１６は、円偏光以外の光、選択的な波長域以外の円偏光、および、旋回方向が逆の円偏光には、何の光学的な作用も与えることなく透過させる。
そのため、本発明のコレステリック液晶層１６によれば、透過によって、特定の波長域の特定の円偏光を選択的に回折することができる。言い換えれば、本発明のコレステリック液晶層によれば、特定の波長域の特定の円偏光を選択的に回折する、透過型の液晶回折素子を得られる。
【0052】
なお、図４においては、コレステリック液晶層１６における反射の作用を分かり易くするために、便宜的に、明部と暗部との境界を反射面のように示している。
しかしながら、本発明のコレステリック液晶層１６における特定の波長域における特定の所定の円偏光の反射（回折）の作用は、基本的に、公知のコレステリック液晶層と同様である。
しかしながら、本発明のコレステリック液晶層１６における特定の波長域における特定の所定の円偏光の反射（回折）の作用は、基本的に、公知のコレステリック液晶層と同様である。
【0053】
なお、本発明のコレステリック液晶層１６において、明部および暗部と、コレステリック液晶層１６の主面とが成す角度θとは、コレステリック液晶層１６の主面と、厚さ方向の中央を中心に、厚さ方向の５０％の領域の明部および暗部とが成す角度である。
【0054】
本発明のコレステリック液晶層１６においては、明部および暗部と、コレステリック液晶層１６の主面とが成す角度θが、８０°以上である。なお、角度θとは、明部および暗部と、コレステリック液晶層１６の主面とが成す挟角側の角度であり、最大９０°である。
この角度θが８０°未満では、入射方向によっては、コレステリック液晶層によって反射され、入射面側に戻される成分が多くなってしまい、透過型の液晶回折素子として十分な性能を得ることが困難である。
明部および暗部と、コレステリック液晶層１６の主面とが成す角度θは、８５～９０°が好ましい。
この角度θが８０°未満では、入射方向によっては、コレステリック液晶層によって反射され、入射面側に戻される成分が多くなってしまい、透過型の液晶回折素子として十分な性能を得ることが困難である。
明部および暗部と、コレステリック液晶層１６の主面とが成す角度θは、８５～９０°が好ましい。
【0055】
明部および暗部と、コレステリック液晶層１６の主面とが成す角度θは、基本的に、液晶配向パターンにおける１周期Λ（１周期Λの長さ）と、コレステリック液晶相における螺旋１ピッチの長さピッチＰとによって、決まる。
具体的には、１周期Λが短いほど、角度θは大きくなる。また、ピッチＰが長いほど、角度θは大きくなる。従って、基本的に、１周期Λを短くし、かつ、ピッチＰを長くすることで、角度θを８０°以上として、上述したように、特定の波長域の特定の円偏光を選択的に回折する、透過型の液晶回折素子を得られる。
具体的には、１周期Λが短いほど、角度θは大きくなる。また、ピッチＰが長いほど、角度θは大きくなる。従って、基本的に、１周期Λを短くし、かつ、ピッチＰを長くすることで、角度θを８０°以上として、上述したように、特定の波長域の特定の円偏光を選択的に回折する、透過型の液晶回折素子を得られる。
【0056】
液晶配向パターンにおける１周期Λには制限はないが、１μｍ以下が好ましく、０．６μｍ以下がより好ましく、０．４μｍ以下がさらに好ましい。
１周期Λを１μｍ以下とすることにより、明部および暗部と、コレステリック液晶層１６の主面とが成す角度θを好適に８０°以上にできる、より大きな回折角度が得られる等の点で好ましい。
なお、液晶配向パターンの形成の困難さ等を考慮すると、液晶配向パターンにおける１周期Λは、０．１μｍ以上であるのが好ましい。
１周期Λを１μｍ以下とすることにより、明部および暗部と、コレステリック液晶層１６の主面とが成す角度θを好適に８０°以上にできる、より大きな回折角度が得られる等の点で好ましい。
なお、液晶配向パターンの形成の困難さ等を考慮すると、液晶配向パターンにおける１周期Λは、０．１μｍ以上であるのが好ましい。
【0057】
コレステリック液晶層１６におけるピッチＰは、コレステリック液晶層１６すなわち液晶回折素子１０が回折する光の波長に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、本発明のコレステリック液晶層１６では、入射光は、コレステリック液晶相に起因する明部および暗部に対して、斜めに入射する。そのため、コレステリック液晶層１６が回折（反射）する光の波長域には、斜め入射で生じる対応波長域の短波長化、いわゆるブルーシフトが生じる。従って、ピッチＰは、このブルーシフト分も考慮して設定するのが好ましい。
ここで、本発明のコレステリック液晶層１６では、入射光は、コレステリック液晶相に起因する明部および暗部に対して、斜めに入射する。そのため、コレステリック液晶層１６が回折（反射）する光の波長域には、斜め入射で生じる対応波長域の短波長化、いわゆるブルーシフトが生じる。従って、ピッチＰは、このブルーシフト分も考慮して設定するのが好ましい。
【0058】
本発明のコレステリック液晶層においては、矢印Ｘ方向に向かう液晶化合物４０の光学軸４０Ａの回転方向を逆にすることで、明部および暗部の傾斜方向を逆にできる。すなわち、図１および図２においては、矢印Ｘ方向に向かう光学軸４０Ａの回転方向は反時計回りで、明部および暗部は、矢印Ｘ方向に向かって上昇するように傾斜する。
これに対して、矢印Ｘ方向に向かう光学軸４０Ａの回転方向を時計回りとすることで、明部および暗部は、傾斜が逆になり、矢印Ｘ方向に向かって降下するように傾斜する。この態様は、言い合えれば、光学軸４０Ａが反時計回りする矢印Ｘ方向を、逆方向にした場合と同様である。
さらに、上述したように、左円偏光を反射するコレステリック液晶層１６と右円偏光を反射するコレステリック液晶層とでは、液晶化合物４０の螺旋状の旋回方向が逆になる。従って、図示例のように矢印Ｘ方向に向かって光学軸４０Ａが反時計回りに回転する液晶配向パターンを有する場合には、右円偏光を反射するコレステリック液晶層では、明部および暗部の傾斜が逆になり、明部および暗部は、矢印Ｘ方向に向かって降下するように傾斜する。
これに対して、矢印Ｘ方向に向かう光学軸４０Ａの回転方向を時計回りとすることで、明部および暗部は、傾斜が逆になり、矢印Ｘ方向に向かって降下するように傾斜する。この態様は、言い合えれば、光学軸４０Ａが反時計回りする矢印Ｘ方向を、逆方向にした場合と同様である。
さらに、上述したように、左円偏光を反射するコレステリック液晶層１６と右円偏光を反射するコレステリック液晶層とでは、液晶化合物４０の螺旋状の旋回方向が逆になる。従って、図示例のように矢印Ｘ方向に向かって光学軸４０Ａが反時計回りに回転する液晶配向パターンを有する場合には、右円偏光を反射するコレステリック液晶層では、明部および暗部の傾斜が逆になり、明部および暗部は、矢印Ｘ方向に向かって降下するように傾斜する。
【0059】
＜＜コレステリック液晶層の形成方法＞＞
コレステリック液晶層１６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、紫外線照射、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４０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層１６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、紫外線照射、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４０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。
【0060】
コレステリック液晶層１６の形成方法には、制限はなく、公知の形成方法が、各種、利用可能である。
特に、以下に示す本発明のコレステリック液晶層の形成方法は、本発明のコレステリック液晶層１６を、安定して、好適に形成できるため、好ましく例示される。
特に、以下に示す本発明のコレステリック液晶層の形成方法は、本発明のコレステリック液晶層１６を、安定して、好適に形成できるため、好ましく例示される。
【0061】
＜＜＜液晶組成物＞＞＞
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１６の形成に用いる材料は、一例として、液晶化合物、キラル剤および傾斜配向剤を含む液晶組成物が挙げられる。なお、傾斜配向剤とは、液晶化合物の傾斜配向を安定化させる添加剤である。キラル剤は、光の照射によって螺旋誘起力が低下するキラル剤を用いるのが好ましい。また、液晶化合物は重合性液晶化合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、さらに界面活性剤等を含んでいてもよい。
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１６の形成に用いる材料は、一例として、液晶化合物、キラル剤および傾斜配向剤を含む液晶組成物が挙げられる。なお、傾斜配向剤とは、液晶化合物の傾斜配向を安定化させる添加剤である。キラル剤は、光の照射によって螺旋誘起力が低下するキラル剤を用いるのが好ましい。また、液晶化合物は重合性液晶化合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、さらに界面活性剤等を含んでいてもよい。
【0062】
－－重合性液晶化合物－－
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、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。
【0063】
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。
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。
【0064】
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。
【0065】
－－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。
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。
【0066】
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。
【0067】
－－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。
キラル剤としては、特に制限はなく、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）用キラル剤、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（イソソルビド構造を有するキラル剤）、および、イソマンニド誘導体等を用いることができる。
本発明のコレステリック液晶層の形成方法では、キラル剤は、光の照射によって、戻り異性化、二量化、ならびに、異性化および二量化等を生じて、螺旋誘起力（ＨＴＰ：Helical Twisting Power）が低下するキラル剤が用いられる。
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。
キラル剤としては、特に制限はなく、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）用キラル剤、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（イソソルビド構造を有するキラル剤）、および、イソマンニド誘導体等を用いることができる。
本発明のコレステリック液晶層の形成方法では、キラル剤は、光の照射によって、戻り異性化、二量化、ならびに、異性化および二量化等を生じて、螺旋誘起力（ＨＴＰ：Helical Twisting Power）が低下するキラル剤が用いられる。
【0068】
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。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
【0069】
キラル剤が光異性化基を有する場合には、塗布、配向後に活性光線等のフォトマスク照射によって、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。
【0070】
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。
【0071】
－－傾斜配向剤－－
本発明のコレステリック液晶層の形成方法においては、コレステリック液晶層を形成する液晶組成物は、傾斜配向剤（垂直配向剤）を含有する。
傾斜配向剤とは、配向膜側あるいは空気界面側の少なくとも一方の界面にプレチルト角を有する領域を発現させることにより、液晶化合物の傾斜配向を安定化させるための添加物である。言い換えると、傾斜配向剤とは、液晶層の主面に対して、液晶化合物を傾斜して配向する場合に、液晶の傾斜配向を安定化させる効果を有する添加剤である。なお、この傾斜配向には、液晶層の主面に対して９０°で配向する場合も含む。
本発明のコレステリック液晶層の形成方法においては、コレステリック液晶層を形成する液晶組成物は、傾斜配向剤（垂直配向剤）を含有する。
傾斜配向剤とは、配向膜側あるいは空気界面側の少なくとも一方の界面にプレチルト角を有する領域を発現させることにより、液晶化合物の傾斜配向を安定化させるための添加物である。言い換えると、傾斜配向剤とは、液晶層の主面に対して、液晶化合物を傾斜して配向する場合に、液晶の傾斜配向を安定化させる効果を有する添加剤である。なお、この傾斜配向には、液晶層の主面に対して９０°で配向する場合も含む。
【0072】
傾斜配向剤には制限はなく、上述した作用効果を発現する化合物が、各種、利用可能である。特に、液晶組成物を配向膜に塗布した際に、空気界面側にプレチルト角を持たせることができる、空気界面配向剤が好ましい。
好ましい傾斜配向剤（空気界面配向剤）として、以下に示す極性基を有するフッ素ポリマー（Ｙ）が例示される。
好ましい傾斜配向剤（空気界面配向剤）として、以下に示す極性基を有するフッ素ポリマー（Ｙ）が例示される。
【0073】
（フッ素系ポリマー（Ｙ））
フッ素系ポリマー（Ｙ）は、極性基を有するフッ素系のポリマーである。
ここで、極性基とは、ヘテロ原子を少なくとも１原子以上有する基をいい、具体的には、例えば、水酸基、カルボニル基、カルボキシ基、アミノ基、ニトロ基、アンモニウム基、シアノ基等が挙げられる。中でも、水酸基、カルボキシ基が好ましい。
フッ素系ポリマー（Ｙ）は、極性基を有するフッ素系のポリマーである。
ここで、極性基とは、ヘテロ原子を少なくとも１原子以上有する基をいい、具体的には、例えば、水酸基、カルボニル基、カルボキシ基、アミノ基、ニトロ基、アンモニウム基、シアノ基等が挙げられる。中でも、水酸基、カルボキシ基が好ましい。
【0074】
本発明において、フッ素系ポリマー（Ｙ）は、下記式（Ｃ）で表される構成単位を有するフッ素系ポリマーであるのが好ましい。
【0075】
【化1】
【0076】
（式（Ｃ）中、Ｍｐはポリマー主鎖の一部を構成する３価の基を表し、Ｌ″は単結合または２価の連結基を表し、Ｙは極性基を表す。）
【0077】
式（Ｃ）中、Ｍｐは、Ｍｐは、３価の基であり、ポリマーの主鎖の一部を構成する。
Ｍｐは、例えば、炭素数２～２０（置換基の炭素数は含まない。以下、Ｍｐ中のものについて同様。）の置換もしくは無置換の長鎖もしくは分岐のアルキレン基（例えば、エチレン基、プロピレン基、メチルエチレン基、ブチレン基、および、ヘキシレン基等）、炭素数３～１０の置換もしくは無置換の環状アルキレン基（例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、および、シクロヘキシレン基等）、置換もしくは無置換のビニレン基、置換もしくは無置換の環状ビニレン基、置換もしくは無置換のフェニレン基、酸素原子を含む基（例えば、エーテル基、アセタール基、エステル基、または、カルボネート基等を含む基）、窒素原子を含む基（例えば、アミノ基、イミノ基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、イミド基、イミダゾール基、オキサゾール基、ピロール基、アニリド基、または、マレインイミド基等を含む基）、硫黄原子を含む基（例えば、スルフィド基、スルホン基、または、チオフェン基等を含む基）、リン原子を含む基（例えば、ホスフィン基、または、リン酸エステル基等を含む基）、珪素原子を含む基（例えば、シロキサン基等を含む基）の基、または、これらの基を二つ以上連結して形成される基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが－Ｌ－Ｘ基によって置換されている基が好適に挙げられる。
これらのうち、置換もしくは無置換のエチレン基、置換もしくは無置換のメチルエチレン基、置換もしくは無置換のシクロヘキシレン基、置換もしくは無置換のビニレン基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが－Ｌ－Ｘ基によって置換されている基であるのが好ましく、なかでも、置換もしくは無置換のエチレン基、置換もしくは無置換のメチルエチレン基、置換もしくは無置換のビニレン基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが－Ｌ－Ｘ基によって置換されている基であるのがより好ましく、置換もしくは無置換のエチレン基、置換もしくは無置換のメチルエチレン基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが－Ｌ－Ｘ基によって置換されている基であるのがさらに好ましく、具体的には、後述する、Ｍｐ－１およびＭｐ－２であるのが好ましい。
なお、上記Ｌは、単結合または２価の連結基を表す。Ｌで表される２価の連結基は特に制限されないが、例えば、後述するＬ″で表される２価の連結基として例示される基が挙げられる。
Ｘは、置換または無置換の縮合環官能基を表す。Ｘで表される置換または無置換の縮合環官能基の環数については特に制限はないが、２～５個の環が縮合した基であるのが好ましい。環を構成している原子が炭素原子のみである炭化水素系の芳香族縮合環のみならず、ヘテロ原子を環構成原子とするヘテロ環が縮合した芳香族縮合環であってもよい。
また、Ｘとしては、例えば、炭素数５～３０の置換もしくは無置換のインデニル基、炭素数６～３０の置換もしくは無置換のナフチル基、炭素数１２～３０の置換もしくは無置換のフルオレニル基、アントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、または、フェナントレニル基が好ましい。
Ｍｐは、例えば、炭素数２～２０（置換基の炭素数は含まない。以下、Ｍｐ中のものについて同様。）の置換もしくは無置換の長鎖もしくは分岐のアルキレン基（例えば、エチレン基、プロピレン基、メチルエチレン基、ブチレン基、および、ヘキシレン基等）、炭素数３～１０の置換もしくは無置換の環状アルキレン基（例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、および、シクロヘキシレン基等）、置換もしくは無置換のビニレン基、置換もしくは無置換の環状ビニレン基、置換もしくは無置換のフェニレン基、酸素原子を含む基（例えば、エーテル基、アセタール基、エステル基、または、カルボネート基等を含む基）、窒素原子を含む基（例えば、アミノ基、イミノ基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、イミド基、イミダゾール基、オキサゾール基、ピロール基、アニリド基、または、マレインイミド基等を含む基）、硫黄原子を含む基（例えば、スルフィド基、スルホン基、または、チオフェン基等を含む基）、リン原子を含む基（例えば、ホスフィン基、または、リン酸エステル基等を含む基）、珪素原子を含む基（例えば、シロキサン基等を含む基）の基、または、これらの基を二つ以上連結して形成される基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが－Ｌ－Ｘ基によって置換されている基が好適に挙げられる。
これらのうち、置換もしくは無置換のエチレン基、置換もしくは無置換のメチルエチレン基、置換もしくは無置換のシクロヘキシレン基、置換もしくは無置換のビニレン基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが－Ｌ－Ｘ基によって置換されている基であるのが好ましく、なかでも、置換もしくは無置換のエチレン基、置換もしくは無置換のメチルエチレン基、置換もしくは無置換のビニレン基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが－Ｌ－Ｘ基によって置換されている基であるのがより好ましく、置換もしくは無置換のエチレン基、置換もしくは無置換のメチルエチレン基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが－Ｌ－Ｘ基によって置換されている基であるのがさらに好ましく、具体的には、後述する、Ｍｐ－１およびＭｐ－２であるのが好ましい。
なお、上記Ｌは、単結合または２価の連結基を表す。Ｌで表される２価の連結基は特に制限されないが、例えば、後述するＬ″で表される２価の連結基として例示される基が挙げられる。
Ｘは、置換または無置換の縮合環官能基を表す。Ｘで表される置換または無置換の縮合環官能基の環数については特に制限はないが、２～５個の環が縮合した基であるのが好ましい。環を構成している原子が炭素原子のみである炭化水素系の芳香族縮合環のみならず、ヘテロ原子を環構成原子とするヘテロ環が縮合した芳香族縮合環であってもよい。
また、Ｘとしては、例えば、炭素数５～３０の置換もしくは無置換のインデニル基、炭素数６～３０の置換もしくは無置換のナフチル基、炭素数１２～３０の置換もしくは無置換のフルオレニル基、アントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、または、フェナントレニル基が好ましい。
【0078】
以下に、Ｍｐの好ましい具体例を示すが、Ｍｐはこれに限定されるものではない。また、Ｍｐ中の＊で表される部位はＬと連結する部位を表す。
【0079】
【化2】
【0080】
また、Ｌ″（単結合または２価の連結基）のうち、２価の連結基としては、＊－Ｌ1－Ｌ3－（＊は主鎖との連結位置を表す。）で表される２価の連結基であって、Ｌ1が、＊－ＣＯＯ－、＊－ＣＯＮＨ－、＊－ＯＣＯ－、または、＊－ＮＨＣＯ－を表し、かつ、Ｌ3が、炭素数２～２０のアルキレン基、炭素数２～２０のポリオキシアルキレン基、－Ｃ（＝Ｏ）－、－ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ－、アリール基、または、これらの基が組み合わされた２価の連結基を表す、２価の連結基であるのが好ましい。
これらのうち、Ｌ″は、単結合；Ｌ1が、＊－ＣＯＯ－で表され、Ｌ3が、アルキレン基、－ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ－およびアリール基が組み合わされた２価の連結基；Ｌ1が、＊－ＣＯＯ－で表され、Ｌ3が、炭素数２～２０のポリオキシアルキレン基で表される２価の連結基；であるのが好ましい。
これらのうち、Ｌ″は、単結合；Ｌ1が、＊－ＣＯＯ－で表され、Ｌ3が、アルキレン基、－ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ－およびアリール基が組み合わされた２価の連結基；Ｌ1が、＊－ＣＯＯ－で表され、Ｌ3が、炭素数２～２０のポリオキシアルキレン基で表される２価の連結基；であるのが好ましい。
【0081】
また、式（Ｃ）中のＹで表される極性基としては、上述した通り、例えば、水酸基、カルボニル基、カルボキシ基、アミノ基、ニトロ基、アンモニウム基、および、シアノ基等が挙げられる。極性基は、これらのうち、水酸基、カルボキシ基、および、シアノ基のいずれかであるのが好ましい。
【0082】
また、フッ素系ポリマー（Ｙ）は、上記式（Ｃ）で表される構成単位とともに、例えば、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される構成単位を有しているのが好ましく、具体的には、下記式（Ｂ）で表される構成単位を有しているのがより好ましい。
【0083】
【化3】
【0084】
式（Ｂ）中、Ｍｐはポリマー主鎖の一部を構成する３価の基を表し、Ｌ′は単結合または２価の連結基を表し、Ｒｆは少なくとも１つのフッ素原子を含有する置換基を表す。）
【0085】
式（Ｂ）中、Ｍｐは、上記式（Ｃ）中のＭｐと同義であり、好ましい範囲も同義である。
また、Ｌ′（単結合または２価の連結基）のうち、２価の連結基としては、好ましくは、－Ｏ－、－ＮＲa11－（但し、Ｒa11は水素原子、炭素数１～１０の脂肪族炭化水素基または炭素数６～２０のアリール基を表す）、－Ｓ－、－Ｃ（＝Ｏ）－、－Ｓ（＝Ｏ）2－、および、炭素数１～２０の置換または無置換のアルキレン基、ならびに、これらを２個以上連結して形成される基から選択される２価の連結基である。
２個以上連結して形成される２価の連結基としては、－Ｃ（＝Ｏ）Ｏ－、－ＯＣ（＝Ｏ）－、－ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ－、－Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ－、－ＮＨＣ（＝Ｏ）－、－Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）maＯ－（但し、ｍａは１～２０の整数を表す）等が挙げられる。
また、Ｌ′（単結合または２価の連結基）のうち、２価の連結基としては、好ましくは、－Ｏ－、－ＮＲa11－（但し、Ｒa11は水素原子、炭素数１～１０の脂肪族炭化水素基または炭素数６～２０のアリール基を表す）、－Ｓ－、－Ｃ（＝Ｏ）－、－Ｓ（＝Ｏ）2－、および、炭素数１～２０の置換または無置換のアルキレン基、ならびに、これらを２個以上連結して形成される基から選択される２価の連結基である。
２個以上連結して形成される２価の連結基としては、－Ｃ（＝Ｏ）Ｏ－、－ＯＣ（＝Ｏ）－、－ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ－、－Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ－、－ＮＨＣ（＝Ｏ）－、－Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ2）maＯ－（但し、ｍａは１～２０の整数を表す）等が挙げられる。
【0086】
さらに、式（Ｂ）中のＭｐが、上述したＭｐ－１またはＭｐ－２を表す場合には、Ｌ′は、－Ｏ－、－ＮＲa11－（Ｒa11は、水素原子、炭素数１～１０の脂肪族炭化水素基を表す。）、－Ｓ－、－Ｃ（＝Ｏ）－、－Ｓ（＝Ｏ）2－、炭素数１～２０の置換または無置換のアルキレン基、および、これらの２個以上を連結して形成される基から選択される２価の連結基であることが好ましく、－Ｏ－、－Ｃ（＝Ｏ）Ｏ－、－Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ－、および、これらの１以上とアルキレン基との組み合わせからなる基から選択される２価の連結基がより好ましい。
【0087】
Ｒｆは、少なくとも一つのフッ素原子が置換した炭素数１～３０の脂肪族炭化水素基（例えば、トリフルオロエチル基、パーフルオロヘキシルエチル基、パーフルオロヘキシルプロピル基、パーフルオロブチルエチル基、および、パーフルオロオクチルエチル基）等が好ましい例として挙げられる。また、Ｒｆは、末端に、ＣＦ3基またはＣＦ2Ｈ基を有することが好ましく、ＣＦ3基を有することがより好ましい。
【0088】
Ｒｆとしてより好ましくは、末端にＣＦ3基を有するアルキル基または末端にＣＦ2Ｈ基を有するアルキル基である。末端にＣＦ3基を有するアルキル基は、アルキル基に含まれる水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されたアルキル基である。末端にＣＦ3基を有するアルキル基中の水素原子の５０％以上がフッ素原子で置換されているアルキル基が好ましく、６０％以上が置換されているアルキル基がより好ましく、７０％以上が置換されているアルキル基がさらに好ましい。残りの水素原子は、さらに後述の置換基群Ｄとして例示された置換基によって置換されていてもよい。
末端にＣＦ2Ｈ基を有するアルキル基は、アルキル基に含まれる水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたアルキル基である。末端にＣＦ2Ｈ基を有するアルキル基中の水素原子の５０％以上がフッ素原子で置換されているのが好ましく、６０％以上が置換されているのがより好ましく、７０％以上が置換されているのがさらに好ましい。残りの水素原子は、さらに後述の置換基群Ｄとして例示された置換基によって置換されていてもよい。
末端にＣＦ2Ｈ基を有するアルキル基は、アルキル基に含まれる水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたアルキル基である。末端にＣＦ2Ｈ基を有するアルキル基中の水素原子の５０％以上がフッ素原子で置換されているのが好ましく、６０％以上が置換されているのがより好ましく、７０％以上が置換されているのがさらに好ましい。残りの水素原子は、さらに後述の置換基群Ｄとして例示された置換基によって置換されていてもよい。
【0089】
置換基群Ｄ
アルキル基（好ましくは炭素数１～２０、より好ましくは炭素数１～１２、さらに好ましくは炭素数１～８のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－オクチル基、ｎ－デシル基、ｎ－ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、および、シクロヘキシル基等が挙げられる）、アルケニル基（好ましくは炭素数２～２０、より好ましくは炭素数２～１２、さらに好ましくは炭素数２～８のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、２－ブテニル基、および、３－ペンテニル基等が挙げられる）、アルキニル基（好ましくは炭素数２～２０、より好ましくは炭素数２～１２、さらに好ましくは炭素数２～８のアルキニル基であり、例えば、プロパルギル基、および、３－ペンチニル基等が挙げられる）、置換もしくは無置換のアミノ基（好ましくは炭素数０～２０、より好ましくは炭素数０～１０、さらに好ましくは炭素数０～６のアミノ基であり、例えば、無置換アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、および、ジエチルアミノ基等が挙げられる）、
アルキル基（好ましくは炭素数１～２０、より好ましくは炭素数１～１２、さらに好ましくは炭素数１～８のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－オクチル基、ｎ－デシル基、ｎ－ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、および、シクロヘキシル基等が挙げられる）、アルケニル基（好ましくは炭素数２～２０、より好ましくは炭素数２～１２、さらに好ましくは炭素数２～８のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、２－ブテニル基、および、３－ペンテニル基等が挙げられる）、アルキニル基（好ましくは炭素数２～２０、より好ましくは炭素数２～１２、さらに好ましくは炭素数２～８のアルキニル基であり、例えば、プロパルギル基、および、３－ペンチニル基等が挙げられる）、置換もしくは無置換のアミノ基（好ましくは炭素数０～２０、より好ましくは炭素数０～１０、さらに好ましくは炭素数０～６のアミノ基であり、例えば、無置換アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、および、ジエチルアミノ基等が挙げられる）、
【0090】
アルコキシ基（好ましくは炭素数１～２０、より好ましくは炭素数１～１２、さらに好ましくは炭素数１～８のアルコキシ基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、および、ブトキシ基等が挙げられる）、アシル基（好ましくは炭素数１～２０、より好ましくは炭素数１～１６、さらに好ましくは炭素数１～１２アシル基であり、例えば、アセチル基、ホルミル基、および、ピバロイル基等が挙げられる）、アルコキシカルボニル基（好ましくは炭素数２～２０、より好ましくは炭素数２～１６、さらに好ましくは炭素数２～１２のアルコキシカルボニル基であり、例えば、メトキシカルボニル基、および、エトキシカルボニル基等が挙げられる）、アシルオキシ基（好ましくは炭素数２～２０、より好ましくは炭素数２～１６、さらに好ましくは炭素数２～１０のアシルオキシ基であり、例えば、アセトキシ基等が挙げられる）、
【0091】
アシルアミノ基（好ましくは炭素数２～２０、より好ましくは炭素数２～１６、さらに好ましくは炭素数２～１０のアシルアミノ基であり、例えば、アセチルアミノ基等が挙げられる）、アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数２～２０、より好ましくは炭素数２～１６、さらに好ましくは炭素数２～１２のアルコキシカルボニルアミノ基であり、例えば、メトキシカルボニルアミノ基等が挙げられる）、スルホニルアミノ基（好ましくは炭素数１～２０、より好ましくは炭素数１～１６、さらに好ましくは炭素数１～１２のスルホニルアミノ基であり、例えば、メタンスルホニルアミノ基、および、エタンスルホニルアミノ基等が挙げられる）、スルファモイル基（好ましくは炭素数０～２０、より好ましくは炭素数０～１６、さらに好ましくは炭素数０～１２のスルファモイル基であり、例えば、スルファモイル基、メチルスルファモイル基、および、ジメチルスルファモイル基等が挙げられる）、
【0092】
アルキルチオ基（好ましくは炭素数１～２０、より好ましくは炭素数１～１６、さらに好ましくは炭素数１～１２のアルキルチオ基であり、例えば、メチルチオ基、および、エチルチオ基等が挙げられる）、スルホニル基（好ましくは炭素数１～２０、より好ましくは炭素数１～１６、さらに好ましくは炭素数１～１２のスルホニル基であり、例えば、メシル基、および、トシル基等が挙げられる）、スルフィニル基（好ましくは炭素数１～２０、より好ましくは炭素数１～１６、さらに好ましくは炭素数１～１２のスルフィニル基であり、例えば、メタンスルフィニル基、および、エタンスルフィニル基等が挙げられる）、ウレイド基（好ましくは炭素数１～２０、より好ましくは炭素数１～１６、さらに好ましくは炭素数１～１２のウレイド基であり、例えば、無置換のウレイド基、および、メチルウレイド基等が挙げられる）、リン酸アミド基（好ましくは炭素数１～２０、より好ましくは炭素数１～１６、さらに好ましくは炭素数１～１２のリン酸アミド基であり、例えば、ジエチルリン酸アミド基挙げられる）、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、および、ヨウ素原子）、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、シリル基（好ましくは炭素数３～４０、より好ましくは炭素数３～３０、さらに好ましくは炭素数３～２４のシリル基であり、例えば、トリメチルシリル基等が挙げられる）が含まれる。これらの置換基はさらにこれらの置換基によって置換されていてもよい。また、置換基が二つ以上有する場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には互いに結合して環を形成していてもよい。
【0093】
末端にＣＦ3基を有するアルキル基又は末端にＣＦ2Ｈ基を有するアルキル基の例を以下に示す。
Ｒ１：ｎ－Ｃ8Ｆ17－
Ｒ２：ｎ－Ｃ6Ｆ13－
Ｒ３：ｎ－Ｃ4Ｆ9－
Ｒ４：ｎ－Ｃ8Ｆ17－（ＣＨ2）2－
Ｒ５：ｎ－Ｃ6Ｆ13－（ＣＨ2）3－
Ｒ６：ｎ－Ｃ4Ｆ9－（ＣＨ2）2－
Ｒ７：Ｈ－（ＣＦ2）8－
Ｒ８：Ｈ－（ＣＦ2）6－
Ｒ９：Ｈ－（ＣＦ2）4－
Ｒ１０：Ｈ－（ＣＦ2）8－（ＣＨ2）2－
Ｒ１１：Ｈ－（ＣＦ2）6－（ＣＨ2）3－
Ｒ１２：Ｈ－（ＣＦ2）4－（ＣＨ2）2－
Ｒ１３：ｎ－Ｃ7Ｆ15－（ＣＨ2）2－
Ｒ１４：ｎ－Ｃ6Ｆ13－（ＣＨ2）3－
Ｒ１５：ｎ－Ｃ4Ｆ9－（ＣＨ2）2－
Ｒ１：ｎ－Ｃ8Ｆ17－
Ｒ２：ｎ－Ｃ6Ｆ13－
Ｒ３：ｎ－Ｃ4Ｆ9－
Ｒ４：ｎ－Ｃ8Ｆ17－（ＣＨ2）2－
Ｒ５：ｎ－Ｃ6Ｆ13－（ＣＨ2）3－
Ｒ６：ｎ－Ｃ4Ｆ9－（ＣＨ2）2－
Ｒ７：Ｈ－（ＣＦ2）8－
Ｒ８：Ｈ－（ＣＦ2）6－
Ｒ９：Ｈ－（ＣＦ2）4－
Ｒ１０：Ｈ－（ＣＦ2）8－（ＣＨ2）2－
Ｒ１１：Ｈ－（ＣＦ2）6－（ＣＨ2）3－
Ｒ１２：Ｈ－（ＣＦ2）4－（ＣＨ2）2－
Ｒ１３：ｎ－Ｃ7Ｆ15－（ＣＨ2）2－
Ｒ１４：ｎ－Ｃ6Ｆ13－（ＣＨ2）3－
Ｒ１５：ｎ－Ｃ4Ｆ9－（ＣＨ2）2－
【0094】
以下に、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される構成単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0095】
【化4】
【0096】
【化5】
【0097】
フッ素系ポリマー（Ｙ）は、上記式（Ｃ）で表される構造を含有する構成単位、および、上記式（Ｂ）で表される、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される構成単位の他、これらの構成単位を形成するモノマーと共重合可能なモノマーより誘導される構成単位を含有してもよい。
共重合可能なモノマーとしては、本発明の趣旨を逸脱しない限り、特に制限はない。好ましいモノマーとしては、例えば、炭化水素系ポリマー、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカルボナート、ポリアミド、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリウレタン、および、ポリウレイドを構成するモノマーで等が、溶媒への溶解度を向上させたり、ポリマーの凝集を防止する観点で好ましく用いることができる。炭化水素系ポリマーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリマレインイミド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、および、ポリアクリルアニリド等が例示される。
さらに、主鎖構造が、上記式（Ｃ）で表される基が構成するものと、同一となる構成単位が好ましい。
共重合可能なモノマーとしては、本発明の趣旨を逸脱しない限り、特に制限はない。好ましいモノマーとしては、例えば、炭化水素系ポリマー、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカルボナート、ポリアミド、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリウレタン、および、ポリウレイドを構成するモノマーで等が、溶媒への溶解度を向上させたり、ポリマーの凝集を防止する観点で好ましく用いることができる。炭化水素系ポリマーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリマレインイミド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、および、ポリアクリルアニリド等が例示される。
さらに、主鎖構造が、上記式（Ｃ）で表される基が構成するものと、同一となる構成単位が好ましい。
【0098】
以下に共重合可能な構成単位の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によってなんら制限されるものではない。特に、Ｃ－２、Ｃ－３、Ｃ－１０、Ｃ－１１、Ｃ－１２、および、Ｃ－１９が好ましく、Ｃ－１１およびＣ－１９がさらに好ましい。
【0099】
【化6】
【0100】
【化7】
【0101】
フッ素系ポリマー（Ｙ）における、上記式（Ｃ）で表される構成単位の含有率としては、フッ素系ポリマー（Ｙ）の全構成単位に対して、４５質量％以下であるのが好ましく、１～２０質量％であるのがより好ましく、２～１０質量％であるのがさらに好ましい。
また、フッ素系ポリマー（Ｙ）における、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位（好ましくは上記式（Ｂ）で表される構成単位）の含有率は、フッ素系ポリマー（Ｙ）の全構成単位に対して、５５質量％以上が好ましく、８０～９９質量％がより好ましく、９０～９８質量％がさらに好ましい。上記２種以外の構成単位の含有率としては、６０質量％以下が好ましく、５０質量％以下がより好ましい。
また、フッ素系ポリマー（Ｙ）における、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位（好ましくは上記式（Ｂ）で表される構成単位）の含有率は、フッ素系ポリマー（Ｙ）の全構成単位に対して、５５質量％以上が好ましく、８０～９９質量％がより好ましく、９０～９８質量％がさらに好ましい。上記２種以外の構成単位の含有率としては、６０質量％以下が好ましく、５０質量％以下がより好ましい。
【0102】
また、フッ素系ポリマー（Ｙ）は、各構成単位が不規則的に導入されたランダム共重合体であっても、規則的に導入されたブロック共重合体であってもよく、ブロック共重合体である場合の各構成単位は、如何なる導入順序で合成されたものであってもよく、同一の構成成分を２度以上用いてもよい。
また、上記式（Ｃ）で表される構成単位、上記式（Ｂ）で表される構成単位等は、１種類のみであってもよいし、２種類以上であってもよい。上記式(Ｃ)の構成単位を２種以上含む場合には、Ｙが同一極性基であるのが好ましい。２種類以上の場合、上記含有率は、合計含有率である。
また、上記式（Ｃ）で表される構成単位、上記式（Ｂ）で表される構成単位等は、１種類のみであってもよいし、２種類以上であってもよい。上記式(Ｃ)の構成単位を２種以上含む場合には、Ｙが同一極性基であるのが好ましい。２種類以上の場合、上記含有率は、合計含有率である。
【0103】
さらに、フッ素系ポリマー（Ｙ）の分子量範囲は、重量平均分子量（Ｍｗ）で、１００００～３５０００が好ましく、１５０００～３００００がより好ましい。
ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）を用いて、ポリスチレン（ＰＳ）換算の値として測定可能である。
ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）を用いて、ポリスチレン（ＰＳ）換算の値として測定可能である。
【0104】
コレステリック液晶層を形成する液晶組成物においては、上述したフッ素系ポリマー（Ｙ）を含む傾斜配向剤（空気界面配合剤）の含有量は、液晶組成物の全固形分に対して０．２～１０質量％が好ましく、０．２～５質量％がより好ましく、０．２～３質量％がさらに好ましい。
【0105】
－－その他の成分－－
本発明の液晶組成物には、上述した液晶化合物、キラル剤および傾斜配向剤以外の成分が含まれていてもよい。
《重合開始剤》
液晶組成物には、重合開始剤が含まれていてもよい。紫外線照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、紫外線照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％がより好ましい。
本発明の液晶組成物には、上述した液晶化合物、キラル剤および傾斜配向剤以外の成分が含まれていてもよい。
《重合開始剤》
液晶組成物には、重合開始剤が含まれていてもよい。紫外線照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、紫外線照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％がより好ましい。
【0106】
また、液晶組成物には、塗工膜の均一性、膜の強度の点から、重合性モノマーが含まれていてもよい。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性またはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の円盤状液晶化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開２００２－２９６４２３号公報明細書中の段落番号［００１８］～［００２０］記載のものが挙げられる。
重合性モノマーの添加量は、液晶化合物１００質量部に対して、１～５０質量部が好ましく、５～３０質量部がより好ましい。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性またはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の円盤状液晶化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開２００２－２９６４２３号公報明細書中の段落番号［００１８］～［００２０］記載のものが挙げられる。
重合性モノマーの添加量は、液晶化合物１００質量部に対して、１～５０質量部が好ましく、５～３０質量部がより好ましい。
【0107】
《界面活性剤》
コレステリック液晶層を形成する際に用いる液晶組成物は、塗工膜の均一性、膜の強度の点から、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。
コレステリック液晶層を形成する際に用いる液晶組成物は、塗工膜の均一性、膜の強度の点から、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。
【0108】
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２００５－０９９２４８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、等が挙げられる。
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。
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。
【0109】
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。
【0110】
《溶媒》
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。これに対応して、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。有機溶媒の例には、アミド（例、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例、ジメチルスルホキシド）、ヘテロ環化合物（例、ピリジン）、炭化水素（例、ベンゼン、ヘキサン）、アルキルハライド（例、クロロホルム、ジクロロメタン）、エステル（例、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル）、ケトン（例、アセトン、メチルエチルケトン）、および、エーテル（例、テトラヒドロフラン、１，２－ジメトキシエタン）が含まれる。中でも、アルキルハライドおよびケトンが好ましい。２種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
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。これに対応して、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。有機溶媒の例には、アミド（例、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例、ジメチルスルホキシド）、ヘテロ環化合物（例、ピリジン）、炭化水素（例、ベンゼン、ヘキサン）、アルキルハライド（例、クロロホルム、ジクロロメタン）、エステル（例、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル）、ケトン（例、アセトン、メチルエチルケトン）、および、エーテル（例、テトラヒドロフラン、１，２－ジメトキシエタン）が含まれる。中でも、アルキルハライドおよびケトンが好ましい。２種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
【0111】
《オニウム塩》
コレステリック液晶層を形成する液晶組成物は、配向膜上に塗布した際に、配向膜側でプレチルト角を有する領域を設けるため、オニウム塩の少なくとも一種を含有することが好ましい。オニウム塩は配向膜界面側において棒状液晶化合物の分子に一定のプレチルト角を付与させるのに寄与する。オニウム塩の例には、アンモニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩が含まれる。好ましくは、４級オニウム塩であり、特に好ましくは第４級アンモニウム塩である。
コレステリック液晶層を形成する液晶組成物は、配向膜上に塗布した際に、配向膜側でプレチルト角を有する領域を設けるため、オニウム塩の少なくとも一種を含有することが好ましい。オニウム塩は配向膜界面側において棒状液晶化合物の分子に一定のプレチルト角を付与させるのに寄与する。オニウム塩の例には、アンモニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩が含まれる。好ましくは、４級オニウム塩であり、特に好ましくは第４級アンモニウム塩である。
【0112】
第４級アンモニウム塩は、一般に、第３級アミン、あるいは、含窒素複素環を、アルキル化（メンシュトキン反応）、アルケニル化、アルキニル化、あるいは、アリール化して得られる。第３級アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、Ｎ－メチルピロリジン、Ｎ－メチルピペリジン、Ｎ，Ｎ－ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、および、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミン等が例示される。含窒素複素環としては、ピリジン環、ピコリン環、２，２’－ビピリジル環、４，４’－ビピリジル環、１，１０－フェナントロリン環、キノリン環、オキサゾール環、チアゾール環、Ｎ－メチルイミダゾール環、ピラジン環、および、テトラゾール環等が例示される。
コレステリック液晶層を形成する液晶組成物中のオニウム塩の含有量は、その種類によって好ましい含有量が変動する。通常は、併用される棒状液晶化合物の含有量に対して、０．０１～１０質量％が好ましく、０．０５～７質量％がより好ましく、０．０５～５質量％がさらに好ましい。オニウム塩は二種類以上用いてもよいが、かかる場合は、使用する全種類のオニウム塩の含有量の合計が前述の範囲であるのが好ましい。
コレステリック液晶層を形成する液晶組成物中のオニウム塩の含有量は、その種類によって好ましい含有量が変動する。通常は、併用される棒状液晶化合物の含有量に対して、０．０１～１０質量％が好ましく、０．０５～７質量％がより好ましく、０．０５～５質量％がさらに好ましい。オニウム塩は二種類以上用いてもよいが、かかる場合は、使用する全種類のオニウム塩の含有量の合計が前述の範囲であるのが好ましい。
【0113】
《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等が挙げられる。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。
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等が挙げられる。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。
【0114】
《その他の添加剤》
コレステリック液晶層を形成する液晶組成物中には、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。
コレステリック液晶層を形成する液晶組成物中には、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。
【0115】
＜＜＜コレステリック液晶層の形成＞＞＞
コレステリック液晶層１６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。
コレステリック液晶層の形成は、以下に示す、本発明の形成方法で行うのが好ましい。
すなわち、上述した液晶配向パターンに応じた、光学軸４０Ａの向きを、面内の少なくとも一方向に沿って回転させる配向パターンを有する配向膜１４を用意する。ここで、液晶配向パターンにおける１周期Λは、１μｍ以下であるのが好ましいので、配向膜１４も、これに応じた配向パターンとするのが好ましい。
この配向膜１４に、上述した液晶化合物、光の照射によってＨＴＰ（螺旋誘起力）が低下するキラル剤、および、傾斜配向剤を含む液晶組成物を塗布する（塗布工程）。
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。また、液晶組成物の塗膜厚には、制限はなく、形成するコレステリック液晶層１６の膜厚に応じて、適宜、設定すればよい。
コレステリック液晶層１６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。
コレステリック液晶層の形成は、以下に示す、本発明の形成方法で行うのが好ましい。
すなわち、上述した液晶配向パターンに応じた、光学軸４０Ａの向きを、面内の少なくとも一方向に沿って回転させる配向パターンを有する配向膜１４を用意する。ここで、液晶配向パターンにおける１周期Λは、１μｍ以下であるのが好ましいので、配向膜１４も、これに応じた配向パターンとするのが好ましい。
この配向膜１４に、上述した液晶化合物、光の照射によってＨＴＰ（螺旋誘起力）が低下するキラル剤、および、傾斜配向剤を含む液晶組成物を塗布する（塗布工程）。
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。また、液晶組成物の塗膜厚には、制限はなく、形成するコレステリック液晶層１６の膜厚に応じて、適宜、設定すればよい。
【0116】
液晶組成物の塗膜を形成したら、次いで、液晶組成物を加熱処理する加熱工程を行う。加熱工程によって、液晶化合物４０を上述した配向状態とする。
加熱処理の温度には、制限はなく、液晶化合物４０等に応じて、液晶化合物４０をコレステリック液晶相に配向できる温度を、適宜、設定すればよい。加熱処理の温度は、２５～１４０℃が好ましく，５０～１２０℃がより好ましく、６０～１００℃がさらに好ましい。
また、加熱処理時間にも、制限はないが、１０～６００秒が好ましく、１５～３００秒がより好ましく、３０～２００秒がさらに好ましい。
加熱処理の温度には、制限はなく、液晶化合物４０等に応じて、液晶化合物４０をコレステリック液晶相に配向できる温度を、適宜、設定すればよい。加熱処理の温度は、２５～１４０℃が好ましく，５０～１２０℃がより好ましく、６０～１００℃がさらに好ましい。
また、加熱処理時間にも、制限はないが、１０～６００秒が好ましく、１５～３００秒がより好ましく、３０～２００秒がさらに好ましい。
【0117】
加熱工程を終了したら、キラル剤のＨＴＰを低下させるための第１露光工程を行い、その後、液晶組成物を硬化するための第２露光工程を行う。
本発明のコレステリック液晶層の形成方法では、光の照射によってＨＴＰが低下するキラル剤、および、上述した傾斜配向剤を含有する液晶組成物を用い、かつ、液晶化合物をコレステリック液晶相に配向した後、キラル剤のＨＴＰを低下させる第１露光工程を行った後に、液晶組成物を硬化するための第２露光工程を行う。
本発明の形成方法では、これにより、明部および暗部と主面とがなす角度θが８０°以上である本発明のコレステリック液晶層を、安定して形成することができる。
本発明のコレステリック液晶層の形成方法では、光の照射によってＨＴＰが低下するキラル剤、および、上述した傾斜配向剤を含有する液晶組成物を用い、かつ、液晶化合物をコレステリック液晶相に配向した後、キラル剤のＨＴＰを低下させる第１露光工程を行った後に、液晶組成物を硬化するための第２露光工程を行う。
本発明の形成方法では、これにより、明部および暗部と主面とがなす角度θが８０°以上である本発明のコレステリック液晶層を、安定して形成することができる。
【0118】
上述のように、明部および暗部と主面とがなす角度θは、液晶配向パターンにおける１周期Λが短いほど、また、コレステリック液晶相における螺旋１ピッチの長さであるピッチＰが長いほど、大きくなる。
従って、明部および暗部と主面とがなす角度θを８０°以上とするためには、コレステリック液晶相におけるピッチＰが長いほど、有利である。本発明の形成方法では、光の照射によってＨＴＰが低下するキラル剤を用い、このような２段階の露光を行うことで、第１露光工程においてピッチＰを伸長して、明部および暗部と主面とがなす角度θを好適に８０°以上にできる。
従って、明部および暗部と主面とがなす角度θを８０°以上とするためには、コレステリック液晶相におけるピッチＰが長いほど、有利である。本発明の形成方法では、光の照射によってＨＴＰが低下するキラル剤を用い、このような２段階の露光を行うことで、第１露光工程においてピッチＰを伸長して、明部および暗部と主面とがなす角度θを好適に８０°以上にできる。
【0119】
ここで、上述のように、明部および暗部と主面とがなす角度θは、基本的に、液晶配向パターンにおける１周期Λ、および、コレステリック液晶相におけるピッチＰによって、決まる。従って、角度θが８０°以上のコレステリック液晶層を形成するためには、１周期Λを短くし、かつ、ピッチＰを長くすればよい。
ところが、角度θが８０°以上のコレステリック液晶層は、液晶化合物４０の傾斜配向が不安定であり、明部および暗部の傾斜が１周期ΛおよびピッチＰに応じたものにならない場合も多い。加えて角度θが８０°以上のコレステリック液晶層は、明部同士および／または暗部同士の結合、明部および／または暗部の途中での切断、明部および／または暗部の枝分かれ、ならびに、急激な屈曲等の明部および暗部の乱れ等が生じて、適正なコレステリック液晶層が得られない場合も多い。
これに対して、本発明のコレステリック液晶層の形成方法では、液晶組成物が傾斜配向剤を含有する。これにより、特に空気界面側において、液晶化合物４０のチルト角を向上すると共に、液晶化合物４０の傾斜配向を安定化して、明部および暗部と主面とがなす角度θが８０°以上の適正なコレステリック液晶層１６を、安定して形成できる。
ところが、角度θが８０°以上のコレステリック液晶層は、液晶化合物４０の傾斜配向が不安定であり、明部および暗部の傾斜が１周期ΛおよびピッチＰに応じたものにならない場合も多い。加えて角度θが８０°以上のコレステリック液晶層は、明部同士および／または暗部同士の結合、明部および／または暗部の途中での切断、明部および／または暗部の枝分かれ、ならびに、急激な屈曲等の明部および暗部の乱れ等が生じて、適正なコレステリック液晶層が得られない場合も多い。
これに対して、本発明のコレステリック液晶層の形成方法では、液晶組成物が傾斜配向剤を含有する。これにより、特に空気界面側において、液晶化合物４０のチルト角を向上すると共に、液晶化合物４０の傾斜配向を安定化して、明部および暗部と主面とがなす角度θが８０°以上の適正なコレステリック液晶層１６を、安定して形成できる。
【0120】
すなわち、本発明のコレステリック液晶層の形成方法では、光の照射によってＨＴＰが低下するキラル剤および傾斜配向剤を含有する液晶組成物を用い、第１露光工程においてピッチＰを伸長して、第２露光工程において液晶組成物の硬化を行う、２段階の露光を行う。本発明のコレステリック液晶層の形成方法は、このような構成を有することにより、明部および暗部と主面とがなす角度θを８０°以上である、本発明のコレステリック液晶層を安定して形成にできる。
【0121】
露光に用いる光には、制限はないが、紫外線を用いるのが好ましい。照射する紫外線の波長は２５０～４３０ｎｍが好ましい。なお、第１露光工程と第２露光工程とは、異なる波長の光を用いるのが好ましい。すなわち、第１露光工程では、液晶組成物を硬化しない波長の光を用いるのが好ましい。
照射エネルギーは、合計で２ｍＪ／ｃｍ2～５０Ｊ／ｃｍ2が好ましく、５～１５００ｍＪ／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露光を実施してもよい。
照射エネルギーは、合計で２ｍＪ／ｃｍ2～５０Ｊ／ｃｍ2が好ましく、５～１５００ｍＪ／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露光を実施してもよい。
【0122】
本発明の形成方法によって形成するコレステリック液晶層１６の膜厚には、制限はなく、コレステリック液晶層１６の選択反射中心波長、コレステリック液晶層１６に要求される回折効率（反射率）等に応じて、適宜、設定すればよい。
本発明の形成方法によって形成するコレステリック液晶層１６の膜厚は、１．０μｍ以上が好ましく、２．０μｍ以上がより好ましい。本発明の形成方法によって形成するコレステリック液晶層１６の膜厚の上限は、６μｍ程度である。
本発明の形成方法によって形成するコレステリック液晶層１６の膜厚は、１．０μｍ以上が好ましく、２．０μｍ以上がより好ましい。本発明の形成方法によって形成するコレステリック液晶層１６の膜厚の上限は、６μｍ程度である。
【0123】
上述した液晶回折素子１０は、本発明のコレステリック液晶層１６を１層のみ有するものであるが、本発明は、これに制限はされない。すなわち、本発明のコレステリック液晶層を用いる液晶回折素子は、２層以上のコレステリック液晶層を有してもよい。
例えば、本発明のコレステリック液晶層を用いる液晶回折素子は、赤色光を選択的に回折するコレステリック液晶層および緑色光を選択的に反射するコレステリック液晶層を有する、２層のコレステリック液晶層を有するものでもよい。また、本発明のコレステリック液晶層を用いる液晶回折素子は、赤色光を選択的に回折するコレステリック液晶層、緑色光を選択的に回折するコレステリック液晶層、および、緑色光を選択的に回折するコレステリック液晶層を有する、３層のコレステリック液晶層を有するものでもよい。
本発明のコレステリック液晶層を用いる液晶回折素子が、複数層のコレステリック液晶層を有する場合には、全てのコレステリック液晶層が本発明のコレステリック液晶層１６であるのが好ましいが、液晶配向パターンのみを有する本発明のコレステリック液晶層１６以外の通常のコレステリック液晶層を含むものでもよい。
例えば、本発明のコレステリック液晶層を用いる液晶回折素子は、赤色光を選択的に回折するコレステリック液晶層および緑色光を選択的に反射するコレステリック液晶層を有する、２層のコレステリック液晶層を有するものでもよい。また、本発明のコレステリック液晶層を用いる液晶回折素子は、赤色光を選択的に回折するコレステリック液晶層、緑色光を選択的に回折するコレステリック液晶層、および、緑色光を選択的に回折するコレステリック液晶層を有する、３層のコレステリック液晶層を有するものでもよい。
本発明のコレステリック液晶層を用いる液晶回折素子が、複数層のコレステリック液晶層を有する場合には、全てのコレステリック液晶層が本発明のコレステリック液晶層１６であるのが好ましいが、液晶配向パターンのみを有する本発明のコレステリック液晶層１６以外の通常のコレステリック液晶層を含むものでもよい。
【0124】
以上、本発明のコレステリック液晶層およびコレステリック液晶層の形成方法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。
【実施例】
【0125】
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、および、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。
【0126】
［実施例１］
（配向膜の形成）
支持体としてガラス基材を用意した。
支持体上に、下記の配向膜形成用塗布液を、スピンコータを用いて、２５００ｒｐｍにて３０秒間塗布した（塗布工程）。この配向膜形成用塗布液の塗膜が形成された支持体を６０℃のホットプレート上で６０秒間乾燥し（乾燥工程）、配向膜を形成した。
（配向膜の形成）
支持体としてガラス基材を用意した。
支持体上に、下記の配向膜形成用塗布液を、スピンコータを用いて、２５００ｒｐｍにて３０秒間塗布した（塗布工程）。この配向膜形成用塗布液の塗膜が形成された支持体を６０℃のホットプレート上で６０秒間乾燥し（乾燥工程）、配向膜を形成した。
【0127】
配向膜形成用塗布液
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記光配向用素材 １．００質量部
水 １６．００質量部
ブトキシエタノール ４２．００質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル ４２．００質量部
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下記光配向用素材 １．００質量部
水 １６．００質量部
ブトキシエタノール ４２．００質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル ４２．００質量部
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【0128】
－光配向用素材－
【化8】
【0129】
（配向膜の露光（露光工程））
図７に示す露光装置を用いて配向膜を露光して、配向パターンを有する配向膜を形成した。
露光装置において、レーザーとして波長（３２５ｎｍ）のレーザー光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を３００ｍＪ／ｃｍ2とした。なお、２つのレーザー光の干渉により形成される配向パターンの１周期Λ（光学軸が１８０°回転する長さ）が、０．２５μｍとなるように、２つの光の交差角（交差角α）を８２．４°に調節した。
図７に示す露光装置を用いて配向膜を露光して、配向パターンを有する配向膜を形成した。
露光装置において、レーザーとして波長（３２５ｎｍ）のレーザー光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を３００ｍＪ／ｃｍ2とした。なお、２つのレーザー光の干渉により形成される配向パターンの１周期Λ（光学軸が１８０°回転する長さ）が、０．２５μｍとなるように、２つの光の交差角（交差角α）を８２．４°に調節した。
【0130】
（コレステリック液晶層の形成）
コレステリック液晶層を形成する液晶組成物として、下記の液晶組成物を調製した。
液晶組成物
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液晶化合物Ｌ－１ １００．００質量部
重合開始剤Ｉ－２ ３．００質量部
傾斜配向剤Ｔ－２ ０．２０質量部
キラル剤Ｃｈ－１ ３．００質量部
キラル剤Ｃｈ－２ １．００質量部
メチルエチルケトン（溶媒） ３２１．６０質量部
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コレステリック液晶層を形成する液晶組成物として、下記の液晶組成物を調製した。
液晶組成物
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液晶化合物Ｌ－１ １００．００質量部
重合開始剤Ｉ－２ ３．００質量部
傾斜配向剤Ｔ－２ ０．２０質量部
キラル剤Ｃｈ－１ ３．００質量部
キラル剤Ｃｈ－２ １．００質量部
メチルエチルケトン（溶媒） ３２１．６０質量部
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【0131】
液晶化合物Ｌ－１
【化9】
【0132】
重合開始剤Ｉ－２
【化10】
【0133】
傾斜配向剤Ｔ－１
【化11】
【0134】
キラル剤Ｃｈ－１
【化12】
【0135】
キラル剤Ｃｈ－２
【化13】
【0136】
＜螺旋誘起力（ＨＴＰ）の測定＞
キラル剤Ｃｈ－２をＭｅｒｃｋ社製のＺＬＩ－１１３２中に溶解し、Ｇｒａｎｄｇｅａｎ－Ｃａｎｏ法により、くさび形セルを用いて、キラル剤Ｃｈ－２の初期のＨＴＰを求めた。Ｍｅｒｃｋ社製のＺＬＩ－１１３２は、キラル剤のＨＴＰを測定するときのホスト液晶として用いている。
また、同様のキラル剤Ｃｈ－２のＨＴＰの測定を、超高圧水銀ランプを用いて光反応を起こさせて行った。反応（ＨＴＰの変化）が定常状態になった時の値を、光反応後のキラル剤Ｃｈ－２のＨＴＰとした。これらの値は「キラル剤／ＺＬＩ－１１３２のモル比」をベースにして計算した。
その結果、キラル剤Ｃｈ－２の初期のＨＴＰは５４μｍ-1、光反応後のＨＴＰは８μｍ-1であった。
キラル剤Ｃｈ－２をＭｅｒｃｋ社製のＺＬＩ－１１３２中に溶解し、Ｇｒａｎｄｇｅａｎ－Ｃａｎｏ法により、くさび形セルを用いて、キラル剤Ｃｈ－２の初期のＨＴＰを求めた。Ｍｅｒｃｋ社製のＺＬＩ－１１３２は、キラル剤のＨＴＰを測定するときのホスト液晶として用いている。
また、同様のキラル剤Ｃｈ－２のＨＴＰの測定を、超高圧水銀ランプを用いて光反応を起こさせて行った。反応（ＨＴＰの変化）が定常状態になった時の値を、光反応後のキラル剤Ｃｈ－２のＨＴＰとした。これらの値は「キラル剤／ＺＬＩ－１１３２のモル比」をベースにして計算した。
その結果、キラル剤Ｃｈ－２の初期のＨＴＰは５４μｍ-1、光反応後のＨＴＰは８μｍ-1であった。
【0137】
配向膜上に、上記の液晶組成物を、スピンコータを用いて、８００ｒｐｍで１０秒間塗布した（塗布工程）。
液晶組成物の塗膜をホットプレート上で８０℃にて３分間（１８０ｓｅｃ）加熱した（加熱工程）。
液晶組成物の塗膜をホットプレート上で８０℃にて３分間（１８０ｓｅｃ）加熱した（加熱工程）。
【0138】
次いで、高圧水銀灯を用いて、３００ｎｍのロングバスフィルタ、および、３５０ｎｍのショートパスフィルタを介して、大気雰囲気下において、８０℃で液晶組成物の露光を行った（第１露光工程）。第１露光工程は、波長３１５ｎｍで測定される光の照射量が５ｍＪ／ｃｍ2となるように行った。
その後、８０℃にて、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ2の照射量で塗膜に照射することにより（第２露光工程）、液晶組成物ＬＣ－１を硬化して液晶化合物の配向を固定化し、コレステリック液晶層を形成した。
これにより、支持体、配向膜およびコレステリック液晶層を有する液晶回折素子を作製した。
その後、８０℃にて、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ2の照射量で塗膜に照射することにより（第２露光工程）、液晶組成物ＬＣ－１を硬化して液晶化合物の配向を固定化し、コレステリック液晶層を形成した。
これにより、支持体、配向膜およびコレステリック液晶層を有する液晶回折素子を作製した。
【0139】
コレステリック液晶層は、図２に示すような周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。
液晶回折素子を光学軸の回転方向に沿う方向切削し、断面をＳＥＭで観察した。ＳＥＭ画像を解析することで、コレステリック液晶層の膜厚ｄ、液晶配向パターンにおける１周期Λ、螺旋１ピッチの長さピッチＰ、および、主面に対する明部および暗部の傾き（傾斜角θ）を測定した。
液晶回折素子を光学軸の回転方向に沿う方向切削し、断面をＳＥＭで観察した。ＳＥＭ画像を解析することで、コレステリック液晶層の膜厚ｄ、液晶配向パターンにおける１周期Λ、螺旋１ピッチの長さピッチＰ、および、主面に対する明部および暗部の傾き（傾斜角θ）を測定した。
【0140】
［実施例２～４、比較例１～２］
配光膜の露光時における交差角α（１周期Λ）、液晶組成物におけるキラル剤ＣＨ－１の添加量および傾斜配向剤の有無、液晶組成物の塗布におけるスピンコートの回転数、第１露光工程における光照射量、ならびに、第１露光工程の実施の有無を、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様に液晶回折素子を作製した。
作製した液晶回折素子について、実施例１と同様の測定を行った。
配光膜の露光時における交差角α（１周期Λ）、液晶組成物におけるキラル剤ＣＨ－１の添加量および傾斜配向剤の有無、液晶組成物の塗布におけるスピンコートの回転数、第１露光工程における光照射量、ならびに、第１露光工程の実施の有無を、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様に液晶回折素子を作製した。
作製した液晶回折素子について、実施例１と同様の測定を行った。
【0141】
［回折の確認］
作製した液晶回折素子の回折を、図７に概念的に示す装置を用いて、以下の方法で確認した。
白色ＬＥＤランプより、コリメート用レンズを通して平行光化した光を、回転機構が付いたサンプルホルダー（回転ステージ）上のサンプルに照射し、サンプルに対する光の入射角を変化させながら透過光をスクリーンに投影して透過側の回折光の有無を確認した。その結果、実施例１～４は透過光の中に回折光が見られることを確認した。これに対して、比較例１～２は、透過光の中に回折光は見られなかった。
さらに、投影される回折光の光路上に円偏光板を設置したところ、右円偏光板を設置した場合は投影される回折光強度は変化しなかったが、左円偏光板を設置した場合は回折光が投影されず、回折光が円偏光であることが確認できた。
さらに実施例１～４については、変角分光光度計を用いて、配向膜露光プロセスにおける交差角方向にサンプル設置角度を傾斜させ、傾斜角－８０～８０°の範囲で透過スペクトルを測定し、最も透過率の低い波長を回折波長とした。
結果を表１に示す。
作製した液晶回折素子の回折を、図７に概念的に示す装置を用いて、以下の方法で確認した。
白色ＬＥＤランプより、コリメート用レンズを通して平行光化した光を、回転機構が付いたサンプルホルダー（回転ステージ）上のサンプルに照射し、サンプルに対する光の入射角を変化させながら透過光をスクリーンに投影して透過側の回折光の有無を確認した。その結果、実施例１～４は透過光の中に回折光が見られることを確認した。これに対して、比較例１～２は、透過光の中に回折光は見られなかった。
さらに、投影される回折光の光路上に円偏光板を設置したところ、右円偏光板を設置した場合は投影される回折光強度は変化しなかったが、左円偏光板を設置した場合は回折光が投影されず、回折光が円偏光であることが確認できた。
さらに実施例１～４については、変角分光光度計を用いて、配向膜露光プロセスにおける交差角方向にサンプル設置角度を傾斜させ、傾斜角－８０～８０°の範囲で透過スペクトルを測定し、最も透過率の低い波長を回折波長とした。
結果を表１に示す。
【0142】
【表1】
なお、比較例１では、コレステリック液晶層の表面付近で、周期性構造を有していなかった。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【0143】
ＡＲグラスの導光板に光を入射および出射させる回折素子等、各種の光学的な用途に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【0144】
１０ 液晶回折素子
１２ 支持体
１４ 配向膜
１６ コレステリック液晶層
４０ 液晶化合物
４０Ａ 光学軸
６０ 露光装置
６２ レーザー
６４ 光源
６５ λ／２板
６８ 偏光ビームスプリッター
７０Ａ，７０Ｂ ミラー
７２Ａ，７２Ｂ λ／４板
Ｒ 右円偏光
Ｍ レーザー光
ＭＡ，ＭＢ 光線
ＰO 直線偏光
ＰR 右円偏光
ＰL 左円偏光
１２ 支持体
１４ 配向膜
１６ コレステリック液晶層
４０ 液晶化合物
４０Ａ 光学軸
６０ 露光装置
６２ レーザー
６４ 光源
６５ λ／２板
６８ 偏光ビームスプリッター
７０Ａ，７０Ｂ ミラー
７２Ａ，７２Ｂ λ／４板
Ｒ 右円偏光
Ｍ レーザー光
ＭＡ，ＭＢ 光線
ＰO 直線偏光
ＰR 右円偏光
ＰL 左円偏光
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
