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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】2023-11-30
(45)【発行日】2023-12-08
(54)【発明の名称】反射光学素子、導光素子および画像表示素子
(51)【国際特許分類】
G02B 5/30 20060101AFI20231201BHJP
B32B 7/023 20190101ALI20231201BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20231201BHJP
G02F 1/1333 20060101ALI20231201BHJP
【ＦＩ】
G02B5/30
B32B7/023
G02F1/13 505
G02F1/1333
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020572329
(86)(22)【出願日】2020-02-14
(86)【国際出願番号】 JP2020005723
(87)【国際公開番号】W WO2020166691
(87)【国際公開日】2020-08-20
【審査請求日】2021-08-05
(31)【優先権主張番号】P 2019024295
(32)【優先日】2019-02-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【前置審査】
(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】齊藤 之人
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 寛
(72)【発明者】
【氏名】篠田 克己
(72)【発明者】
【氏名】二村 恵朗
【審査官】小西 隆
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－０９１９４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５２８５９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５６９１７８９（ＵＳ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５２５３９４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
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り、選択反射帯域の光を反射するコレステリック液晶層を有する反射光学素子であって、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、
前記コレステリック液晶層の膜厚の中心部分の８０％の厚さにおける複屈折をΔｎ１、前記コレステリック液晶層の片側の面から１０％の厚さにおける複屈折をΔｎ２、前記コレステリック液晶層のもう片側の面から１０％の厚さにおける複屈折をΔｎ３としたとき、Δｎ２とΔｎ３の少なくとも一方がΔｎ１よりも小さい反射光学素子。
【請求項2】
前記コレステリック液晶層は、第１液晶化合物を含む組成物から形成された第１コレステリック液晶層と、前記第１コレステリック液晶層の少なくとも片面上に配置された、第２液晶化合物を含む組成物から形成された第２コレステリック液晶層と、を有し、
前記第２液晶化合物の複屈折Δｎa2が、前記第１液晶化合物の複屈折Δｎa1よりも小さく、前記第２コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数が、前記第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数の半分以下である、請求項１に記載の反射光学素子。
【請求項3】
反射中心波長が異なり、かつ液晶化合物由来の光学軸が面内で１８０°回転する１周期が異なる、請求項１または２に記載の反射光学素子が複数、積層してなる、積層光学素子。
【請求項4】
請求項１または２に記載の反射光学素子、ならびに、請求項３に記載の積層光学素子のいずれかを含む導光素子。
【請求項5】
請求項４に記載の導光素子を含む画像表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学素子、導光素子および画像表示素子に関する。
【背景技術】
【0002】
コレステリック液晶相を固定してなる層（以後、「コレステリック液晶層」ともいう）は、特定の波長域において右円偏光および左円偏光のいずれか一方を選択的に反射させる層として知られている。このコレステリック液晶層の配向状態を微細に制御することによって、反射光の反射方向を鏡面反射ではなく斜め反射にする光学素子が知られている。例えば、特許文献１では、入射光の円偏光を斜め方向に選択的に斜反射する光学素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【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】
【0004】
このような光学素子においてより選択性の高い反射特性が求められており、特にサイドローブの発生の抑制が求められている。なお、サイドローブとは、図１に示すように、選択反射帯域Ｂの外側近傍の波長で反射率が比較的大きくなる部分Ｓを意図する。このようなサイドローブが発生すると、本来反射すべきでない波長の光を反射することになり、２重像を認識する原因となるので好ましくない。
【0005】
本発明は、上記実情に鑑みて、サイドローブの発生が抑制された光学素子を提供することを課題とする。
また、本発明は、上記光学素子を有する、導光素子、画像表示素子を提供することも課題とする。
また、本発明は、上記光学素子を有する、導光素子、画像表示素子を提供することも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、上記課題に対して鋭意検討を行ったところ、所定の特性を満たす液晶層の構成により、上記課題を解決できることを知見した。
すなわち、下記構成により、上記課題が解決できることを見出した。
すなわち、下記構成により、上記課題が解決できることを見出した。
【0007】
［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からなる光学素子であって、
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、
コレステリック液晶層の膜厚の中心部分の８０％の厚さにおける複屈折をΔｎ１、コレステリック液晶層の片側の面から１０％の厚さにおける複屈折をΔｎ２、コレステリック液晶層のもう片側の面から１０％の厚さにおける複屈折率をΔｎ３としたとき、Δｎ２とΔｎ３の少なくとも一方がΔｎ１よりも小さい光学素子。
［２］ 第１液晶化合物を含む組成物から形成された第１コレステリック液晶層と、
第１コレステリック液晶層の少なくとも片面上に配置された、第２液晶化合物を含む組成物から形成された第２コレステリック液晶層と、を有し、
第２液晶化合物の複屈折Δｎa2が、第１液晶化合物の複屈折Δｎa1よりも小さく、第２コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数が、第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数の半分以下である、［１］に記載の光学素子。
［３］ 反射中心波長が異なり、かつ液晶化合物由来の光学軸が面内で１８０°回転する１周期が異なる、［１］または［２］に記載の光学素子が複数、積層してなる、積層光学素子。
［４］ ［１］または［２］に記載の光学素子、ならびに、［３］に記載の積層光学素子を含む導光素子。
［５］ ［４］に記載の導光素子を含む画像表示素子。
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、
コレステリック液晶層の膜厚の中心部分の８０％の厚さにおける複屈折をΔｎ１、コレステリック液晶層の片側の面から１０％の厚さにおける複屈折をΔｎ２、コレステリック液晶層のもう片側の面から１０％の厚さにおける複屈折率をΔｎ３としたとき、Δｎ２とΔｎ３の少なくとも一方がΔｎ１よりも小さい光学素子。
［２］ 第１液晶化合物を含む組成物から形成された第１コレステリック液晶層と、
第１コレステリック液晶層の少なくとも片面上に配置された、第２液晶化合物を含む組成物から形成された第２コレステリック液晶層と、を有し、
第２液晶化合物の複屈折Δｎa2が、第１液晶化合物の複屈折Δｎa1よりも小さく、第２コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数が、第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数の半分以下である、［１］に記載の光学素子。
［３］ 反射中心波長が異なり、かつ液晶化合物由来の光学軸が面内で１８０°回転する１周期が異なる、［１］または［２］に記載の光学素子が複数、積層してなる、積層光学素子。
［４］ ［１］または［２］に記載の光学素子、ならびに、［３］に記載の積層光学素子を含む導光素子。
［５］ ［４］に記載の導光素子を含む画像表示素子。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、サイドローブの発生が抑制された光学素子を提供できる。
本発明によれば、上記光学素子を有する、導光素子、画像表示素子を提供でき、ＡＲメガネで二重像を抑止することができる。
本発明によれば、上記光学素子を有する、導光素子、画像表示素子を提供でき、ＡＲメガネで二重像を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】コレステリック液晶層の一般的な反射率特性を示すグラフである。
【図2】本発明の光学素子である反射膜の実施形態の断面図である。
【図3】反射膜の別の実施形態の断面図である。
【図4】反射膜のさらに別の実施形態の断面図である。
【図5】２層積層の反射膜の断面図である。
【図6】３層積層の反射膜の断面図である。
【図7】配向パターンの平面図である。
【図8】配向パターンを形成する露光装置の一例を示す図である。
【図9】本発明を用いたＡＲグラスを表す図である。
【図10】不要なサイドロープがあるときの反射率特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、「（メタ）アクリレート」とは、アクリレートおよびメタクリレートの両方を表す表記であり、「（メタ）アクリロイル基」とは、アクリロイル基およびメタクリロイル基の両方を表す表記であり、「（メタ）アクリル」とは、アクリルおよびメタクリルの両方を表す表記である。
また、本明細書において、「（メタ）アクリレート」とは、アクリレートおよびメタクリレートの両方を表す表記であり、「（メタ）アクリロイル基」とは、アクリロイル基およびメタクリロイル基の両方を表す表記であり、「（メタ）アクリル」とは、アクリルおよびメタクリルの両方を表す表記である。
【0011】
本発明において、可視光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の光であり、３８０～７８０ｎｍの波長領域の光である。紫外光は１０ｎｍ以上３８０ｎｍ未満の波長領域の光であり、赤外光は７８０ｎｍを超える波長領域の光である。
また、可視光のうち、４２０～４９０ｎｍの波長領域の光は青色（Ｂ）光であり、４９５～５７０ｎｍの波長領域の光は緑色（Ｇ）光であり、６２０～７５０ｎｍの波長領域の光は赤色（Ｒ）光である。
また、可視光のうち、４２０～４９０ｎｍの波長領域の光は青色（Ｂ）光であり、４９５～５７０ｎｍの波長領域の光は緑色（Ｇ）光であり、６２０～７５０ｎｍの波長領域の光は赤色（Ｒ）光である。
【0012】
本発明の光学素子は、液晶が面内方向にサブミクロンからミクロン単位の周期的な構造を有しながら、膜厚方向にも周期構造を有する結果として、斜め方向に光を反射する構造を取りつつ、膜厚方向に複屈折、すなわち屈折率異方性のΔｎが異なる構造になっている。
上記構成により所望の効果が得られる理由としては、Δｎの複屈折を持つ液晶の周期構造に起因する反射光と、液晶層の界面に起因する反射光が互いに干渉しあい、両者が弱めあうことにより、結果としてサイドローブが低減するためである。
以下、図面を用いて、本発明の光学素子について詳述する。
上記構成により所望の効果が得られる理由としては、Δｎの複屈折を持つ液晶の周期構造に起因する反射光と、液晶層の界面に起因する反射光が互いに干渉しあい、両者が弱めあうことにより、結果としてサイドローブが低減するためである。
以下、図面を用いて、本発明の光学素子について詳述する。
【0013】
光学素子は、コレステリック液晶化合物を含む組成物から形成されたコレステリック液晶層である。また、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。また、コレステリック液晶層は、膜厚方向に、液晶化合物由来の複屈折すなわち屈折率異方性のΔｎの値が異なる構造になっている。
【0014】
図２に、本発明の光学素子の一例を概念的に示す。
図示例の光学素子１０は、光を斜め方向に選択的に反射する反射層２６Ｒと支持体２０と、配向膜２４Ｒを有する。反射層２６Ｒはコレステリック液晶層である。
図示例の光学素子１０は、光を斜め方向に選択的に反射する反射層２６Ｒと支持体２０と、配向膜２４Ｒを有する。反射層２６Ｒはコレステリック液晶層である。
【0015】
＜支持体＞
支持体２０は、配向膜およびコレステリック液晶層を支持できるものであれば、各種のシート状物（フィルム、板状物）が利用可能である。
なお、支持体２０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。
支持体２０は、配向膜およびコレステリック液晶層を支持できるものであれば、各種のシート状物（フィルム、板状物）が利用可能である。
なお、支持体２０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。
【0016】
支持体２０の厚さには、制限はなく、光学素子１０の用途および支持体２０の形成材料等に応じて、配向膜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２０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２０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。
【0017】
支持体２０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２０としては、ガラス、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、および、ポリオレフィン等からなる支持体２０が例示される。多層である場合の支持体２０の例としては、前述の単層の支持体のいずれかなどを基板として含み、この基板の表面に他の層を設けたもの等が例示される。
単層である場合の支持体２０としては、ガラス、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、および、ポリオレフィン等からなる支持体２０が例示される。多層である場合の支持体２０の例としては、前述の単層の支持体のいずれかなどを基板として含み、この基板の表面に他の層を設けたもの等が例示される。
【0018】
＜配向膜＞
光学素子１０において、支持体２０の表面には配向膜２４Ｒが形成される。配向膜２４Ｒは、液晶化合物３０を所定の液晶配向パターンに配向するための配向膜である。
光学素子１０において、支持体２０の表面には配向膜２４Ｒが形成される。配向膜２４Ｒは、液晶化合物３０を所定の液晶配向パターンに配向するための配向膜である。
【0019】
後に詳述するが、本発明の光学素子１０において、コレステリック液晶層は、液晶化合物３０に由来する光学軸３０Ａ（図７参照）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。配向膜２４Ｒは、このようにコレステリック液晶層中の液晶化合物を所定の液晶配向パターンで配向する。
なお、液晶配向パターンにおける、光学軸３０Ａの向きが連続的に回転しながら変化する一方向において、光学軸３０Ａの向きが１８０°回転する長さを１周期Λ（光学軸の回転周期）とする。以下の説明では、『光学軸３０Ａの向きが回転』を単に『光学軸３０Ａが回転』とも言う。
なお、液晶配向パターンにおける、光学軸３０Ａの向きが連続的に回転しながら変化する一方向において、光学軸３０Ａの向きが１８０°回転する長さを１周期Λ（光学軸の回転周期）とする。以下の説明では、『光学軸３０Ａの向きが回転』を単に『光学軸３０Ａが回転』とも言う。
【0020】
配向膜は、公知の各種のものが利用可能である。
例えば、ポリマーなど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など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、ポリマーなど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など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２００５－９７３７７号公報、特開２００５－９９２２８号公報、および、特開２００５－１２８５０３号公報記載の配向膜等の形成に用いられる材料が好ましい。
配向膜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２００５－９７３７７号公報、特開２００５－９９２２８号公報、および、特開２００５－１２８５０３号公報記載の配向膜等の形成に用いられる材料が好ましい。
【0022】
本発明の光学素子１０においては、配向膜は、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、本発明の光学素子１０においては、配向膜として、支持体２０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光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２００７－７６８３９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２０１４－１２８２３号公報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】
配向膜の厚さには制限はなく、配向膜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。
配向膜の厚さは、０．０１～５μｍが好ましく、０．０５～２μｍがより好ましい。
配向膜の厚さは、０．０１～５μｍが好ましく、０．０５～２μｍがより好ましい。
【0025】
配向膜の形成方法には、制限はなく、配向膜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、配向膜を支持体２０の表面に塗布して乾燥させた後、配向膜をレーザ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８に、配向膜を露光して、配向パターンを形成する露光装置の一例を概念的に示す。
図８に示す露光装置６０は、レーザ６２を備えた光源６４と、レーザ６２が出射したレーザ光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、図示は省略するが、光源６４は直線偏光Ｐ0を出射する。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８に示す露光装置６０は、レーザ６２を備えた光源６４と、レーザ６２が出射したレーザ光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、図示は省略するが、光源６４は直線偏光Ｐ0を出射する。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】
ここで用いるλ／４板７２Ａおよび７２Ｂは、照射する光の波長に対応したλ／４板であればよい。露光装置６０はレーザ光Ｍを照射するので、例えばレーザ光Ｍの中心波長が３２５ｎｍであれば、３２５ｎｍの波長の光に対して機能するλ／４板を用いればよい。
【0028】
配向パターンを形成される前の配向膜２４Ｒを有する支持体２０が露光部に配置され、２つの光線ＭＡと光線ＭＢとを配向膜２４Ｒ上において交差させて干渉させ、その干渉光を配向膜２４Ｒに照射して露光する。
この際の干渉により、配向膜２４Ｒ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２４Ｒ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３０に由来する光学軸３０Ａ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３０Ａが回転する１方向における、光学軸３０Ａが１８０°回転する１周期の長さを調節できる。
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３０に由来する光学軸３０Ａ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２６Ｒ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３０Ａ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２４Ｒ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２４Ｒ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３０に由来する光学軸３０Ａ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３０Ａが回転する１方向における、光学軸３０Ａが１８０°回転する１周期の長さを調節できる。
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３０に由来する光学軸３０Ａ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２６Ｒ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３０Ａの回転方向を逆にすることができる。
【0029】
なお、本発明の光学素子において、配向膜は、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２０をラビング処理する方法、支持体２０をレーザ光等で加工する方法等によって、支持体２０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２６Ｒ等が、液晶化合物３０に由来する光学軸３０Ａ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。
例えば、支持体２０をラビング処理する方法、支持体２０をレーザ光等で加工する方法等によって、支持体２０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２６Ｒ等が、液晶化合物３０に由来する光学軸３０Ａ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。
【0030】
＜コレステリック液晶層＞
配向膜２４Ｒの表面には、コレステリック液晶層２６Ｒが形成される。
コレステリック液晶層２６Ｒは、通常の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と同様に、液晶化合物３０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３０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３０が、複数ピッチ、積層された構造を有する。これにより、正反射ではなく斜めに光を反射する機能を有す。
配向膜２４Ｒの表面には、コレステリック液晶層２６Ｒが形成される。
コレステリック液晶層２６Ｒは、通常の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と同様に、液晶化合物３０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３０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３０が、複数ピッチ、積層された構造を有する。これにより、正反射ではなく斜めに光を反射する機能を有す。
【0031】
また、コレステリック液晶層は、膜厚方向に、液晶化合物由来の複屈折すなわち屈折率異方性のΔｎの値が異なる構造になっている。コレステリック液晶層の膜厚の中心部分の８０％の厚さ領域における複屈折Δｎ１と、コレステリック液晶層の片側の面から１０％の厚さ領域における複屈折Δｎ２と、コレステリック液晶層のもう片側の面から１０％の厚さ領域における複屈折率Δｎ３とは、Δｎ２とΔｎ３の少なくとも一方がΔｎ１よりも小さい構造であり、これによりサイドロープの発生を抑える。
【0032】
ここで、コレステリック液晶層の膜厚の中心部分の８０％の厚さ領域における複屈折Δｎ１とは、コレステリック液晶層の全体の厚さを１００％としたときに、両主面からそれぞれ１０％分の厚さを除いた中央部分の８０％の領域における複屈折Δｎの平均値である。同様に、コレステリック液晶層の片側の面から１０％の厚さ領域における複屈折Δｎ２、および、複屈折Δｎ３は、コレステリック液晶層の一方の面から１０％の厚さ領域における複屈折Δｎの平均値である。
【0033】
＜＜Δｎの計測方法＞＞
本明細書における、Δｎ（Δｎ１、Δｎ２、Δｎ３）の測定方法としては、コレステリック液晶層を断面切削し、偏光解析することによりΔｎを求める方法が挙げられる。一般的な偏光解析法である回転検光子法や回転位相子法を用いた顕微鏡測定により、コレステリック液晶起因の周期的に現れる、液晶化合物が切削片の断面に平行になる領域において、上記測定値を解析することにより、Δｎ×ｄおよび光軸を求めることが出来る。さらに切削片の厚さｄを別途測定することにより、Δｎを算出することができる。
このような測定を厚さ方向に５点以上測定し、中心部分の８０％の厚さ領域、および、表面から１０％の厚さ領域それぞれで平均値を求めることで、Δｎ１、Δｎ２、Δｎ３を求めることができる。
本明細書における、Δｎ（Δｎ１、Δｎ２、Δｎ３）の測定方法としては、コレステリック液晶層を断面切削し、偏光解析することによりΔｎを求める方法が挙げられる。一般的な偏光解析法である回転検光子法や回転位相子法を用いた顕微鏡測定により、コレステリック液晶起因の周期的に現れる、液晶化合物が切削片の断面に平行になる領域において、上記測定値を解析することにより、Δｎ×ｄおよび光軸を求めることが出来る。さらに切削片の厚さｄを別途測定することにより、Δｎを算出することができる。
このような測定を厚さ方向に５点以上測定し、中心部分の８０％の厚さ領域、および、表面から１０％の厚さ領域それぞれで平均値を求めることで、Δｎ１、Δｎ２、Δｎ３を求めることができる。
【0034】
コレステリック液晶層のΔｎは膜厚方向で異なるが、コレステリック層は単層であってもよいし、多層であっても良い。単層の場合は、コレステリック液晶層の中で連続または非連続にΔｎが異なる構造を形成するのに例えば温度によってΔｎを制御する液晶材料を用いて温度勾配によりΔｎ分布を形成することができる。この場合には、特開２００９－１７５２０８広報に記載の液晶化合物を好ましく用いることができる。また、多層の場合には、重層塗布において異なるΔｎの液晶化合物を用いることによってΔｎの膜厚方向分布を形成できる。
【0035】
また、コレステリック液晶層の螺旋軸は図２に示すような基板平面に対して斜めでなくてもよく、図３に示すように基板に対して垂直でもよい。または図４に示すように厚さ方向に対して螺旋軸角度が変化する分布（ハイブリッド配向分布）でもよい。特に、図４に示すハイブリッド配向分布では、本発明で効果が認められるΔｎの膜厚方向分布の効果が液晶配向方向分布によって得られ、入射光や出射光の進行方向に対する実効的なΔｎを液晶層の表面に近いほど小さくなるように液晶配向方向によって変えることができるため望ましい。
【0036】
また、コレステリック液晶層が多層によって構成される場合、図５に示すように、２層の積層からなってもよい。この場合、第１液晶化合物からなる第１コレステリック液晶層１２と、第１コレステリック液晶層１２の片面上（２つの主面の一方上）に配置された、第２液晶化合物からなる第２コレステリック液晶層１４ａとを有する。
【0037】
第１液晶化合物の複屈折Δｎa1（屈折率異方性Δｎa1）は、後述する第２液晶化合物の複屈折Δｎa2（屈折率異方性Δｎa2）との間で所定の関係を満たしてれば特に制限されない。
第１液晶化合物の複屈折Δｎa1は、０．１０～０．５０の場合が多い。
第２コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数は、第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数の半分以下が望ましい。なかでも、サイドローブの発生がより抑制される点で、第２コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数は、第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数の１／４以下であることが好ましい。
また、サイドローブの発生がより抑制される点で、第２コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数は、第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数の１／１０以上であることが好ましい。
第１液晶化合物の複屈折Δｎa1は、０．１０～０．５０の場合が多い。
第２コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数は、第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数の半分以下が望ましい。なかでも、サイドローブの発生がより抑制される点で、第２コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数は、第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数の１／４以下であることが好ましい。
また、サイドローブの発生がより抑制される点で、第２コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数は、第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数の１／１０以上であることが好ましい。
【0038】
第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数は反射率を高める点で、６以上が望ましく、８以上が更に好ましく、１０以上が更に好ましい。
第２コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数は、第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数との間で所定の関係を満たしていればよいが、サイドローブの発生がより抑制される点で、５．０以下がより好ましく、３．０以下がさらに好ましい。下限は特に制限されないが、１．０以上としてもよい。
第２コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数は、第１コレステリック液晶層の螺旋ピッチ数との間で所定の関係を満たしていればよいが、サイドローブの発生がより抑制される点で、５．０以下がより好ましく、３．０以下がさらに好ましい。下限は特に制限されないが、１．０以上としてもよい。
【0039】
第２コレステリック液晶層の螺旋構造のピッチ長は特に制限されないが、反射中心波長λを可視光領域に位置するように調整する場合、２３０～５５０ｎｍが好ましく、２５０～４５０ｎｍがより好ましい。
【0040】
第１コレステリック液晶層の反射中心波長と、第２コレステリック液晶層の反射中心波長との差の絶対値は特に制限されないが、サイドローブの発生がより抑制される点で、５０ｎｍ以下が好ましく、２５ｎｍ以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、０が挙げられる。
【0041】
第２液晶化合物と第１液晶化合物とは、複屈折Δｎaの点で異なる。具体的には、第２液晶化合物の複屈折Δｎa2は、第１液晶化合物の複屈折Δｎa1よりも小さい。なかでも、サイドローブの発生がより抑制される点で、第１液晶化合物の複屈折Δｎa1に対する第２液晶化合物の複屈折Δｎa2の割合（％）（（Δｎa2／Δｎa1）×１００）は、１０～９０％が好ましく、２０～８０％がより好ましい。
第２液晶化合物の複屈折Δｎa2は、上記関係を満たしてれば特に制限されないが、サイドローブの発生がより抑制される点で、０．２５以下が好ましく、０．２０以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、０．０５以上としてもよい。
第２液晶化合物の複屈折Δｎa2は、上記関係を満たしてれば特に制限されないが、サイドローブの発生がより抑制される点で、０．２５以下が好ましく、０．２０以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、０．０５以上としてもよい。
【0042】
第２液晶化合物は複屈折が第１液晶化合物と異なっているのみで、その好適形態は第１液晶化合物と同様であり。棒状液晶化合物および円盤状液晶化合物が挙げられる。
【0043】
＜＜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左右いずれかの円偏光に対して選択反射性を示す。反射光が右円偏光であるか左円偏光であるかは、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向（センス）による。コレステリック液晶相による円偏光の選択反射は、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。
従って、図示例の光学素子１０においては、コレステリック液晶層は、右捩れのコレステリック液晶相を固定してなる層である。
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。
コレステリック液晶相は、特定の波長において左右いずれかの円偏光に対して選択反射性を示す。反射光が右円偏光であるか左円偏光であるかは、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向（センス）による。コレステリック液晶相による円偏光の選択反射は、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。
従って、図示例の光学素子１０においては、コレステリック液晶層は、右捩れのコレステリック液晶相を固定してなる層である。
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。
【0044】
また、選択反射を示す選択反射帯域（円偏光反射帯域）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、選択反射帯域の幅の制御は、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。
反射波長帯域の半値幅は、光学素子１０の用途に応じて調節され、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。
反射波長帯域の半値幅は、光学素子１０の用途に応じて調節され、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。
【0045】
＜＜Δｎaの計測方法＞＞
本明細書における、Δｎa（Δｎa1、Δｎa2）の測定方法としては、液晶便覧（液晶便覧編集委員会編、丸善株式会社刊）２０２頁に記載の楔形液晶セルを用いた方法が一般的である。なお、上記Δｎaは、３０℃における波長５５０ｎｍでの測定値に該当する。
本明細書における、Δｎa（Δｎa1、Δｎa2）の測定方法としては、液晶便覧（液晶便覧編集委員会編、丸善株式会社刊）２０２頁に記載の楔形液晶セルを用いた方法が一般的である。なお、上記Δｎaは、３０℃における波長５５０ｎｍでの測定値に該当する。
【0046】
＜＜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は、コレステリック液晶相を層状に固定して形成することができる。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３０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は、コレステリック液晶相を層状に固定して形成することができる。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３０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。
【0047】
コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層の形成に用いる材料としては、一例として、液晶化合物を含む液晶組成物が挙げられる。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、さらに界面活性剤およびキラル剤を含んでいてもよい。
また、コレステリック液晶層の形成に用いる液晶組成物は、さらに界面活性剤およびキラル剤を含んでいてもよい。
【0048】
－－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。
【0049】
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９５／２２５８６号、国際公開第９５／２４４５５号、国際公開第９７／００６００号、国際公開第９８／２３５８０号、国際公開第９８／５２９０５号、特開平１－２７２５５１号公報、特開平６－１６６１６号公報、特開平７－１１０４６９号公報、特開平１１－８００８１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９５／２２５８６号、国際公開第９５／２４４５５号、国際公開第９７／００６００号、国際公開第９８／２３５８０号、国際公開第９８／５２９０５号、特開平１－２７２５５１号公報、特開平６－１６６１６号公報、特開平７－１１０４６９号公報、特開平１１－８００８１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。
【0050】
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。
【0051】
－－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号公報や特開２０１０－２４４０３８号公報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号公報や特開２０１０－２４４０３８号公報に記載のものを好ましく用いることができる。
【0052】
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％であるのが好ましく、８０～９９質量％であるのがより好ましく、８５～９０質量％であるのがさらに好ましい。
【0053】
－－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、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、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。
【0054】
界面活性剤の具体例としては、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物、特開２０１２－２０３２３７号公報の段落［００３１］～［００３４］に記載の化合物、特開２００５－９９２４８号公報の段落［００９２］および［００９３］中に例示されている化合物、特開２００２－１２９１６２号公報の段落［００７６］～［００７８］および段落［００８２］～［００８５］中に例示されている化合物、ならびに、特開２００７－２７２１８５号公報の段落［００１８］～［００４３］等に記載のフッ素（メタ）アクリレート系ポリマー、などが挙げられる。
なお、界面活性剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
フッ素系界面活性剤として、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物が好ましい。
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。
【0055】
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。
【0056】
（配向制御剤）
本発明の液晶組成物は、配向膜上に塗布した際に、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ための添加剤（配向制御剤）を少なくとも一種含有させることが好ましい。前述の添加剤を組成物に含有させることで、光学素子にプレチルト角を有する領域を設けることができる。
本発明の液晶組成物は、配向膜上に塗布した際に、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ための添加剤（配向制御剤）を少なくとも一種含有させることが好ましい。前述の添加剤を組成物に含有させることで、光学素子にプレチルト角を有する領域を設けることができる。
【0057】
本発明の組成物には、配向膜上に塗布した際に、空気界面側にプレチルト角を持たせるために、液晶性化合物以外に、空気界面配向剤を含有することが好ましい。これにより、光学異方性層の上下界面の少なくとも１つの界面に対してプレチルト角を有する領域を形成することができる。空気界面配向剤は、後述する式（Ａ）で表される構成単位を有するフッ素系ポリマー（Ｘ）と、後述する式（Ａ）で表される構成単位を有さず、極性基を有するフッ素系ポリマー（Ｙ）とを含み、後述する本発明の位相差板が有する光学異方性層の形成に好適に用いられる組成物である。
【0058】
本発明においては、上述した通り、上記フッ素系ポリマー（Ｘ）および上記フッ素系ポリマー（Ｙ）を空気界面配向剤として配合することにより、形成される光学異方性層の膜厚ムラを抑制し、プレチルト角を制御することができる。
これは、詳細には明らかではないが、一定の間隔で配列するフッ素系ポリマー（Ｘ）の間に棒状液晶性化合物が入り込むことにより、重合後の光学異方性層のプレチルト角を低チルト領域に制御することができたと考えられる。また、フッ素系ポリマー（Ｙ）が、フッ素系ポリマー（Ｘ）の配列を保持することにより、形成される光学異方性層の膜厚ムラを抑制することができたと考えられる。
本発明の組成物が含有する空気界面配向剤は、少なくとも、後述する式（Ａ）で表される構成単位を有するフッ素系ポリマー（Ｘ）と、後述する式（Ａ）で表される構成単位を有さず、極性基を有するフッ素系ポリマー（Ｙ）とを含むことが好ましい。
これは、詳細には明らかではないが、一定の間隔で配列するフッ素系ポリマー（Ｘ）の間に棒状液晶性化合物が入り込むことにより、重合後の光学異方性層のプレチルト角を低チルト領域に制御することができたと考えられる。また、フッ素系ポリマー（Ｙ）が、フッ素系ポリマー（Ｘ）の配列を保持することにより、形成される光学異方性層の膜厚ムラを抑制することができたと考えられる。
本発明の組成物が含有する空気界面配向剤は、少なくとも、後述する式（Ａ）で表される構成単位を有するフッ素系ポリマー（Ｘ）と、後述する式（Ａ）で表される構成単位を有さず、極性基を有するフッ素系ポリマー（Ｙ）とを含むことが好ましい。
【0059】
コレステリック液晶層は、図６に示すように、３層の積層からなってもよい。この場合、第１液晶化合物を含む組成物からなる第１コレステリック液晶層１２と、第１コレステリック液晶層１２の両面上（２つの主面上）に配置された、第２液晶化合物を含む組成物からなる第２コレステリック液晶層１４ａとを有する。
図６に示す例は、第２コレステリック液晶層１４ａを第１コレステリック液晶層１２の両面に有する点以外は、図５の形態と同様の構成を有する。図５の構成と比べ、第１コレステリック液晶層の両面に第２コレステリック液晶層１４ａが配置されることにより、サイドローブの発生が、より抑制される。
図６に示す例は、第２コレステリック液晶層１４ａを第１コレステリック液晶層１２の両面に有する点以外は、図５の形態と同様の構成を有する。図５の構成と比べ、第１コレステリック液晶層の両面に第２コレステリック液晶層１４ａが配置されることにより、サイドローブの発生が、より抑制される。
【0060】
また、コレステリック液晶層は、４層以上の積層からなってもよく、その場合は２層や３層と同じ効果によりコレステリック液晶の表面に近いほどΔｎaが小さい配置にすることによって、サイドローブの発生がより抑制される。
【0061】
このような複数層の積層による液晶層は、多層塗布により形成することができる。
多層塗布の場合、１層目に形成された液晶層上に液晶を塗布すると、１層目において、液晶が面内で連続的に回転する１方向が、２層目に塗布された液晶層において、液晶が面内で連続的に回転する１方向と揃った状態で形成することができる。
また、１層目に形成された液晶と２層目に形成された液晶とは、厚さ方向で連続的にコレステリック配向を行った状態となる。
多層塗布の場合、１層目に形成された液晶層上に液晶を塗布すると、１層目において、液晶が面内で連続的に回転する１方向が、２層目に塗布された液晶層において、液晶が面内で連続的に回転する１方向と揃った状態で形成することができる。
また、１層目に形成された液晶と２層目に形成された液晶とは、厚さ方向で連続的にコレステリック配向を行った状態となる。
【0062】
本発明の積層光学素子は、上述した光学素子を複数層、積層してなるものである。積層される光学素子のコレステリック液晶層は、互いに反射中心波長が異なり、かつ液晶化合物由来の光学軸が面内で１８０°回転する１周期が異なる構成とする。例えば、赤色光（Ｒ光）を反射する光学素子と、緑色光（Ｇ光）を反射する光学素子と、青色光（Ｂ光）を反射する光学素子とを積層した積層光学素子は、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光を反射することができる。
【0063】
ここで、本発明の光学素子は、サイドローブの発生を抑制することができるので、反射中心波長が異なる光学素子を積層した場合に、ある波長の光が、所望の反射層以外の反射層で反射されてしまうことを防止できる。例えば、Ｇ反射層の反射帯域にＲ反射層のサイドロープの波長が重なってしまうことにより、Ｇ光がＧ反射層からの望む反射に加え、Ｒ反射層からの不要な反射が発生してしまうことを防止できる。
【0064】
本発明の導光素子は、上述した光学素子、および、積層光学素子のいずれかを含む導光素子である。図９に示す例のでは、導光素子は、導光板４２と光学素子（積層光学素子）１０とを有し、導光板４２の主面上の、一方の端部に光学素子１０が貼合され、他方の端部に導光素子１０が貼合された構成を有する。このような導光素子において、光学素子１０は、入射した光を導光板４２内で全反射する角度に反射して、光を導光板４２内に入射させる入射回折素子として利用され、また、導光板４２内を全反射して導光される光を全反射条件から外れる角度に反射して、光を導光板４２から出射させる出射回折素子として利用される。
【0065】
導光板４２としては、制限はなく、ＡＲグラスおよび液晶ディスプレイのバックライトユイット等で用いられている公知の導光板が、各種、利用可能である。
【0066】
本発明の画像表示素子は、上述した導光素子を含むものである。図９に示すように、画像表示素子は、導光素子と、ディスプレイ４０とを有する。ディスプレイ４０は、画像（光）を入射回折素子としての光学素子１０に照射するように配置される。図９に示すように、ディスプレイ４０が画像を照射すると、入射回折素子としての光学素子１０に反射され、導光板４２に全反射条件を満たす角度で入射する。入射した光は導光板４２内を全反射して他方の端部に導光される。導光された光は出射回折素子としての光学素子１０によって、全反射条件を外れる角度に反射される。反射された光は導光板４２から出射される。これにより、画像を使用者Ｕに表示する。
【0067】
ディスプレイ４０には制限はなく、ＡＲグラス等に用いられる公知の表示素子（表示装置、プロジェクター）が、各種、利用可能である。また、表示素子と投映レンズとを有するものであってもよい。
【0068】
表示素子としては、一例として、液晶ディスプレイ（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal On Siliconなどを含む）、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、ＤＬＰ（Digital Light Processing）、および、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを用いたスキャニング方式ディスプレイ等が例示される。
なお、表示素子は、モノクロ画像（単色画像）を表示するものでも、二色画像を表示するものでも、カラー画像を表示するものでもよい。
なお、表示素子は、モノクロ画像（単色画像）を表示するものでも、二色画像を表示するものでも、カラー画像を表示するものでもよい。
【0069】
投映レンズも、ＡＲグラス等に用いられる公知の投映レンズ（集光レンズ）であればよい。
【0070】
ここで、本発明の画像表示素子においては、ディスプレイ４０による表示画像すなわちディスプレイ４０が照射する光には、制限はないが、無偏光（自然光）または円偏光が好ましい。
表示素子が無偏光の画像を照射する場合には、例えば、ディスプレイは、直線偏光子とλ／４板とからなる円偏光板を有するのが好ましい。また、表示素子が直線偏光の画像を照射する場合には、ディスプレイは、例えばλ／４板を有するのが好ましい。
なお、ディスプレイが照射する光は、例えば直線偏光等、他の偏光であってもよい。
表示素子が無偏光の画像を照射する場合には、例えば、ディスプレイは、直線偏光子とλ／４板とからなる円偏光板を有するのが好ましい。また、表示素子が直線偏光の画像を照射する場合には、ディスプレイは、例えばλ／４板を有するのが好ましい。
なお、ディスプレイが照射する光は、例えば直線偏光等、他の偏光であってもよい。
【実施例】
【0071】
以下に実施例および比較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、使用量、割合、処理内容、および、処理手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。従って、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。
【0072】
［比較例Ｇ］
＜比較例に用いるＧ反射層の作成＞
（支持体、および、支持体の鹸化処理）
支持体として、市販されているトリアセチルセルロースフィルム（富士フイルム社製、Ｚ－ＴＡＣ）を用意した。
支持体を、温度６０℃の誘電式加熱ロールを通過させて、支持体の表面温度を４０℃に昇温した。
その後、支持体の片面に、バーコーターを用いて下記に示すアルカリ溶液を塗布量１４ｍＬ（リットル）／ｍ2で塗布し、支持体を１１０℃に加熱し、さらに、スチーム式遠赤外ヒーター（ノリタケカンパニーリミテド社製）の下を、１０秒間搬送した。
続いて、同じくバーコーターを用いて、支持体のアルカリ溶液塗布面に、純水を３ｍＬ／ｍ2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗およびエアナイフによる水切りを３回繰り返した後に、７０℃の乾燥ゾーンを１０秒間搬送して乾燥させ、支持体の表面をアルカリ鹸化処理した。
＜比較例に用いるＧ反射層の作成＞
（支持体、および、支持体の鹸化処理）
支持体として、市販されているトリアセチルセルロースフィルム（富士フイルム社製、Ｚ－ＴＡＣ）を用意した。
支持体を、温度６０℃の誘電式加熱ロールを通過させて、支持体の表面温度を４０℃に昇温した。
その後、支持体の片面に、バーコーターを用いて下記に示すアルカリ溶液を塗布量１４ｍＬ（リットル）／ｍ2で塗布し、支持体を１１０℃に加熱し、さらに、スチーム式遠赤外ヒーター（ノリタケカンパニーリミテド社製）の下を、１０秒間搬送した。
続いて、同じくバーコーターを用いて、支持体のアルカリ溶液塗布面に、純水を３ｍＬ／ｍ2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗およびエアナイフによる水切りを３回繰り返した後に、７０℃の乾燥ゾーンを１０秒間搬送して乾燥させ、支持体の表面をアルカリ鹸化処理した。
【0073】
アルカリ溶液
――――――――――――――――――――――――――――――――――
水酸化カリウム ４．７０質量部
水 １５．８０質量部
イソプロパノール ６３．７０質量部
界面活性剤
ＳＦ－１：Ｃ14Ｈ29Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）2ＯＨ １．０ 質量部
プロピレングリコール １４．８ 質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
――――――――――――――――――――――――――――――――――
水酸化カリウム ４．７０質量部
水 １５．８０質量部
イソプロパノール ６３．７０質量部
界面活性剤
ＳＦ－１：Ｃ14Ｈ29Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）2ＯＨ １．０ 質量部
プロピレングリコール １４．８ 質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
【0074】
（下塗り層の形成）
支持体のアルカリ鹸化処理面に、下記の下塗り層形成用塗布液を＃８のワイヤーバーで連続的に塗布した。塗膜が形成された支持体を６０℃の温風で６０秒間、さらに１００℃の温風で１２０秒間乾燥し、下塗り層を形成した。
支持体のアルカリ鹸化処理面に、下記の下塗り層形成用塗布液を＃８のワイヤーバーで連続的に塗布した。塗膜が形成された支持体を６０℃の温風で６０秒間、さらに１００℃の温風で１２０秒間乾燥し、下塗り層を形成した。
【0075】
下塗り層形成用塗布液
――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記変性ポリビニルアルコール ２．４０質量部
イソプロピルアルコール １．６０質量部
メタノール ３６．００質量部
水 ６０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記変性ポリビニルアルコール ２．４０質量部
イソプロピルアルコール １．６０質量部
メタノール ３６．００質量部
水 ６０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
【0076】
【化1】
【0077】
（配向膜の形成）
下塗り層を形成した支持体上に、下記の配向膜形成用塗布液を＃２のワイヤーバーで連続的に塗布した。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、配向膜を形成した。
下塗り層を形成した支持体上に、下記の配向膜形成用塗布液を＃２のワイヤーバーで連続的に塗布した。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、配向膜を形成した。
【0078】
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
―――――――――――――――――――――――――――――――――
―――――――――――――――――――――――――――――――――
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
―――――――――――――――――――――――――――――――――
【0079】
－光配向用素材－
【化2】
【0080】
（配向膜の露光）
図８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Ｐ－１を形成した。
露光装置において、レーザとして波長（３２５ｎｍ）のレーザ光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を１００ｍＪ／ｃｍ2とした。なお、２つのレーザ光およびの干渉により形成される配向パターンの１周期（光学軸が１８０°回転する長さ）は、２つの光の交差角（交差角α）を変化させることによって制御した。
図８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Ｐ－１を形成した。
露光装置において、レーザとして波長（３２５ｎｍ）のレーザ光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を１００ｍＪ／ｃｍ2とした。なお、２つのレーザ光およびの干渉により形成される配向パターンの１周期（光学軸が１８０°回転する長さ）は、２つの光の交差角（交差角α）を変化させることによって制御した。
【0081】
（Ｇ反射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、下記の組成物Ａ－１を調製した。
この組成物Ａ－１は、選択反射中心波長が５３０ｎｍで、右円偏光を反射するコレステリック液晶層（コレステリック液晶相）を形成する、液晶組成物である。以下、このコレステリック液晶層をＧ反射コレステリック液晶層という。
コレステリック液晶層を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ａ－１を調製した。
この組成物Ａ－１は、選択反射中心波長が５３０ｎｍで、右円偏光を反射するコレステリック液晶層（コレステリック液晶相）を形成する、液晶組成物である。以下、このコレステリック液晶層をＧ反射コレステリック液晶層という。
【0082】
組成物Ａ－１
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物Ｌ－１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ－Ｓ）
１．００質量部
キラル剤Ｃｈ－１ ５．６８質量部
レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
メチルエチルケトン ２６６０質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物Ｌ－１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ－Ｓ）
１．００質量部
キラル剤Ｃｈ－１ ５．６８質量部
レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
メチルエチルケトン ２６６０質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
【0083】
棒状液晶化合物Ｌ－１
【化3】
【0084】
キラル剤Ｃｈ－１
【化4】
【0085】
レベリング剤Ｔ－１
【化5】
【0086】
Ｇ反射コレステリック液晶層は、組成物Ａ－１を配向膜Ｐ－１上に多層塗布することにより形成した。多層塗布とは、先ず配向膜の上に１層目の組成物Ａ－１を塗布、加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した後、２層目以降はその液晶固定化層に重ね塗りして塗布を行い、同様に加熱、冷却後に紫外線硬化を行うことを繰り返すことを指す。多層塗布により形成することにより、液晶層の総厚が厚くなった時でも配向膜の配向方向が液晶層の下面から上面にわたって反映される。
【0087】
先ず１層目は、配向膜Ｐ－１上に下記の組成物Ａ－１を塗布して、塗膜をホットプレート上で９５℃に加熱し、その後、２５℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を１００ｍＪ／ｃｍ2の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。この時の１層目の液晶層の膜厚は０．２μｍであった。
【0088】
２層目以降は、この液晶層に重ね塗りして、上と同じ条件で加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返し、Ｇ反射コレステリック液晶層を形成して、Ｇ反射層を作製した。塗布層の断面をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）で確認したところ、Ｇ反射層のコレステリック液晶相は１３ピッチであった。また、コレステリック液晶層の作製に用いた棒状液晶化合物Ｌ－１のΔｎaは０．１６であった。また、膜厚は４．６μｍであった。
Ｇ反射コレステリック液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物由来の光学軸が面内で１８０°回転する１周期は、０．４１μｍであった。
作製したＧ反射コレステリック液晶層の、厚さ１０％の領域、８０％の領域、１０％の領域の３領域の複屈折（Δｎ２、Δｎ１、Δｎ３）の値を上述の方法で測定したところ、いずれも０．１６であった。
Ｇ反射コレステリック液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物由来の光学軸が面内で１８０°回転する１周期は、０．４１μｍであった。
作製したＧ反射コレステリック液晶層の、厚さ１０％の領域、８０％の領域、１０％の領域の３領域の複屈折（Δｎ２、Δｎ１、Δｎ３）の値を上述の方法で測定したところ、いずれも０．１６であった。
【0089】
［実施例Ｇ］
＜実施例に用いるＧ反射層の作製＞
実施例のＧ反射層は、比較例のＧ反射層が化合物Ｌ１の層からなるのに対し、化合物５２－化合物Ｌ１―化合物５２の３層構成からなる。以下にその作製法を示す。
＜実施例に用いるＧ反射層の作製＞
実施例のＧ反射層は、比較例のＧ反射層が化合物Ｌ１の層からなるのに対し、化合物５２－化合物Ｌ１―化合物５２の３層構成からなる。以下にその作製法を示す。
【0090】
＜コレステリック液晶層Ｃの作製＞
液晶化合物Ｌ１の代わりに特開２０１６－５３１４９号公報の化合物５２を用いて、形成されるコレステリック液晶層の反射中心波長が５３０ｎｍとなるようにキラル剤Ｃｈ１の使用量を調整し、かつ、形成される層の螺旋ピッチ数が２．５ピッチにとなるように塗膜の厚みを調整した以外は、比較例の作製と同様の手順に従いコレステリック液晶層Ｃを作製した。コレステリック液晶層Ｃの作製に用いた液晶化合物（化合物５２）のΔｎaは０．０７であった。また、膜厚は０．９μｍであった。
液晶化合物Ｌ１の代わりに特開２０１６－５３１４９号公報の化合物５２を用いて、形成されるコレステリック液晶層の反射中心波長が５３０ｎｍとなるようにキラル剤Ｃｈ１の使用量を調整し、かつ、形成される層の螺旋ピッチ数が２．５ピッチにとなるように塗膜の厚みを調整した以外は、比較例の作製と同様の手順に従いコレステリック液晶層Ｃを作製した。コレステリック液晶層Ｃの作製に用いた液晶化合物（化合物５２）のΔｎaは０．０７であった。また、膜厚は０．９μｍであった。
【0091】
【化6】
【0092】
次に、これに積層して、比較例Ｇの組成物Ａ－１を多層塗布した。多層塗布の方法は比較例１と同じである。多層塗布を繰り返すことにより、組成物Ａ－１による液晶層を８ピッチ分、追加積層して形成した。追加積層した膜厚は２．８μｍであった。
【0093】
さらに、これに積層して、コレステリック液晶層Ｃを再度２．５ピッチ塗布し形成した。追加積層した膜厚は０．９μｍであった。これにより、Δｎa＝０．０７の２．５ピッチのコレステリック液晶層に両側が挟まれたΔｎa＝０．１６の８ピッチのコレステリック液晶からなる、トータル１３ピッチ（膜厚は４．６μｍ）で液晶化合物由来の光学軸が面内で１８０°回転する１周期が０．４１μｍのＧ反射層を作製した。
作製したＧ反射コレステリック液晶層の、厚さ１０％の領域、８０％の領域、１０％の領域の３領域の複屈折（Δｎ２、Δｎ１、Δｎ３）の値を上述の方法で測定したところ、それぞれ０．０７、０．１４、０．０７であった。
作製したＧ反射コレステリック液晶層の、厚さ１０％の領域、８０％の領域、１０％の領域の３領域の複屈折（Δｎ２、Δｎ１、Δｎ３）の値を上述の方法で測定したところ、それぞれ０．０７、０．１４、０．０７であった。
【0094】
［比較例Ｒ］
＜比較例に用いるＲ反射層の作製＞
＜比較例に用いるＲ反射層の作製＞
【0095】
（Ｒ反射コレステリック液晶層の形成）
作製したＧ反射コレステリック液晶層にメチルエチルケトンをスピンコートした後、上記と同様にしてＧ反射コレステリック液晶層上に配向膜を形成し、露光装置で配向膜を露光する際の２つの光の交差角を変更した以外は、Ｇ反射コレステリック液晶層の作製と同様にして配向膜を露光した。
作製したＧ反射コレステリック液晶層にメチルエチルケトンをスピンコートした後、上記と同様にしてＧ反射コレステリック液晶層上に配向膜を形成し、露光装置で配向膜を露光する際の２つの光の交差角を変更した以外は、Ｇ反射コレステリック液晶層の作製と同様にして配向膜を露光した。
【0096】
Ｇ反射コレステリック液晶層の形成において、キラル剤Ｃｈ－１の量を４．６９質量部に変更した以外はＧ反射コレステリック液晶層と同様にして、Ｒ反射コレステリック液晶層を作製した。Ｒ反射層のコレステリック液晶相は１３ピッチであり、膜厚は５．６μｍであった。このＲ反射コレステリック液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物由来の光学軸が面内で１８０°回転する１周期は、０．４９μｍであった。
作製したＲ反射コレステリック液晶層の、厚さ１０％の領域、８０％の領域、１０％の領域の３領域の複屈折（Δｎ２、Δｎ１、Δｎ３）の値を上述の方法で測定したところ、いずれも０．１６であった。
作製したＲ反射コレステリック液晶層の、厚さ１０％の領域、８０％の領域、１０％の領域の３領域の複屈折（Δｎ２、Δｎ１、Δｎ３）の値を上述の方法で測定したところ、いずれも０．１６であった。
【0097】
［実施例Ｒ］
＜実施例に用いるＲ反射層の作製＞
実施例のＲ反射層は、比較例のＧ反射層が化合物Ｌ１の層からなるのに対し、化合物５２－化合物Ｌ１―化合物５２の３層構成からなる。作製法は実施例のＧ反射層と同様だが、形成されるコレステリック液晶層の反射中心波長が６３５ｎｍとなるように調整した以外は同様に作製した。この様にして、これにより、Δｎa＝０．０７の２．５ピッチ（膜厚は１．１μｍ）のコレステリック液晶に両側が挟まれたΔｎa＝０．１６の８ピッチ（膜厚は３．４μｍ）のコレステリック液晶からなる、トータル１３ピッチ（膜厚は５．６μｍ）で液晶化合物由来の光学軸が面内で１８０°回転する１周期が０．４９μｍのＲ反射層を作製した。
作製したＲ反射コレステリック液晶層の、厚さ１０％の領域、８０％の領域、１０％の領域の３領域の複屈折（Δｎ２、Δｎ１、Δｎ３）の値を上述の方法で測定したところ、それぞれ０．０７、０．１４、０．０７であった。
＜実施例に用いるＲ反射層の作製＞
実施例のＲ反射層は、比較例のＧ反射層が化合物Ｌ１の層からなるのに対し、化合物５２－化合物Ｌ１―化合物５２の３層構成からなる。作製法は実施例のＧ反射層と同様だが、形成されるコレステリック液晶層の反射中心波長が６３５ｎｍとなるように調整した以外は同様に作製した。この様にして、これにより、Δｎa＝０．０７の２．５ピッチ（膜厚は１．１μｍ）のコレステリック液晶に両側が挟まれたΔｎa＝０．１６の８ピッチ（膜厚は３．４μｍ）のコレステリック液晶からなる、トータル１３ピッチ（膜厚は５．６μｍ）で液晶化合物由来の光学軸が面内で１８０°回転する１周期が０．４９μｍのＲ反射層を作製した。
作製したＲ反射コレステリック液晶層の、厚さ１０％の領域、８０％の領域、１０％の領域の３領域の複屈折（Δｎ２、Δｎ１、Δｎ３）の値を上述の方法で測定したところ、それぞれ０．０７、０．１４、０．０７であった。
【0098】
＜サイドローブ発生評価＞
分光光度計（日本分光 Ｖ－６７０）を使用し、実施例Ｇ、実施例Ｒおよび比較例Ｇ、比較例Ｒの反射膜の反射率の測定を行った。
作製した光学素子をダブプリズム(屈折率が１．５１７、斜面角度が４５°)に貼合しプリズム側から光を入射して、斜めにプリズム内に反射した反射光を測定できるようにした。入射光は直線偏光子とλ／４板を透過させて右円偏光とし、反射光が斜面から垂直に近い角度で測定器側に出射するように入射角度を設定した。
得られた反射スペクトルデータをもとにして、選択反射帯域の短波長側の端部Ｅ１の波長および長波長側の端部Ｅ２の波長を決定した。選択反射帯域の短波長側の端部Ｅ１とは、選択反射帯域から短波長側に向かって最初に反射率が５％以下となる凹部の最低反射率を示す波長を意図する。選択反射帯域の短波長側の端部Ｅ２とは、選択反射帯域から長波長側に向かって最初に反射率が５％以下となる凹部の最低反射率を示す波長を意図する。
端部Ｅ１の波長から１００ｎｍを引いた位置Ｐ１の波長を算出して、端部Ｅ１の波長から位置Ｐ１の波長の間の反射率の積算値Ｖ１を算出した。また、端部Ｅ２の波長から１００ｎｍを足した位置Ｐ２の波長を算出して、端部Ｅ２の波長から位置Ｐ２の波長の間の反射率の積算値Ｖ２を算出した。
得られた積算値Ｖ１およびＶ２を足し合わせて、実施例Ｇ、実施例Ｒおよび比較例Ｇ、比較例Ｒのサイドローブの反射率を算出した。実施例Ｇ、実施例Ｒおよび比較例Ｇ、比較例Ｒのサイドローブの反射率の相対値を算出して、以下の基準に従って評価した。
「ＡＡ」：４０％未満
「Ａ」：４０％以上６０％未満
「Ｂ」：６０％以上１００％未満
「Ｃ」：１００％以上１５０％未満
「Ｄ」：１５０％以上
評価の結果、比較例Ｇ、比較例Ｒとも評価はＣであったのに対し、実施例Ｇ、実施例Ｒとも評価はＡとなり、不要なサイドロープが抑えられた光学素子が実現できたことが示された。
分光光度計（日本分光 Ｖ－６７０）を使用し、実施例Ｇ、実施例Ｒおよび比較例Ｇ、比較例Ｒの反射膜の反射率の測定を行った。
作製した光学素子をダブプリズム(屈折率が１．５１７、斜面角度が４５°)に貼合しプリズム側から光を入射して、斜めにプリズム内に反射した反射光を測定できるようにした。入射光は直線偏光子とλ／４板を透過させて右円偏光とし、反射光が斜面から垂直に近い角度で測定器側に出射するように入射角度を設定した。
得られた反射スペクトルデータをもとにして、選択反射帯域の短波長側の端部Ｅ１の波長および長波長側の端部Ｅ２の波長を決定した。選択反射帯域の短波長側の端部Ｅ１とは、選択反射帯域から短波長側に向かって最初に反射率が５％以下となる凹部の最低反射率を示す波長を意図する。選択反射帯域の短波長側の端部Ｅ２とは、選択反射帯域から長波長側に向かって最初に反射率が５％以下となる凹部の最低反射率を示す波長を意図する。
端部Ｅ１の波長から１００ｎｍを引いた位置Ｐ１の波長を算出して、端部Ｅ１の波長から位置Ｐ１の波長の間の反射率の積算値Ｖ１を算出した。また、端部Ｅ２の波長から１００ｎｍを足した位置Ｐ２の波長を算出して、端部Ｅ２の波長から位置Ｐ２の波長の間の反射率の積算値Ｖ２を算出した。
得られた積算値Ｖ１およびＶ２を足し合わせて、実施例Ｇ、実施例Ｒおよび比較例Ｇ、比較例Ｒのサイドローブの反射率を算出した。実施例Ｇ、実施例Ｒおよび比較例Ｇ、比較例Ｒのサイドローブの反射率の相対値を算出して、以下の基準に従って評価した。
「ＡＡ」：４０％未満
「Ａ」：４０％以上６０％未満
「Ｂ」：６０％以上１００％未満
「Ｃ」：１００％以上１５０％未満
「Ｄ」：１５０％以上
評価の結果、比較例Ｇ、比較例Ｒとも評価はＣであったのに対し、実施例Ｇ、実施例Ｒとも評価はＡとなり、不要なサイドロープが抑えられた光学素子が実現できたことが示された。
【0099】
＜画像表示素子の二重像評価＞
【0100】
比較例Ｇ、比較例Ｒを粘着材で貼合して比較例の積層光学素子１０とし、実施例Ｇ、実施例Ｒを粘着材で貼合して実施例の積層光学素子１０とした。比較例と実施例の積層光学素子１０をそれぞれ導光板に貼合した。
図９に示す画像表示素子であるＡＲグラスを作製するために、同じ積層光学素子１０を２枚用意し、離間して導光板４２に設置した。貼合では選択反射中心波長が短いＧ側を光入射側すなわち導光板側にして貼合した。ディスプレイ４０の画像は積層光学素子１０に照射され入射方向に対して傾けて反射され、全反射に十分な角度（臨界角以上の角度）として導光板４２に入射した。導光板中を伝播した後、もう１つの光学素子１０で使用者Ｕの方向に斜めに反射した画像の観察を行った。積層光学素子１０はＧ反射層とＲ反射層の積層であるため、不要なサイドロープがあるとＧ反射層の反射帯域にＲ反射層のサイドロープの波長が重なってしまうことにより（図１０のｗ）、Ｇ光の画像はＧ反射層からの望む画像に加えＲ反射層からの不要な像が発生してしまい二重像になり好ましくない。Ｒ光の画像についても同様である。この二重像を目視で評価した。
図９に示す画像表示素子であるＡＲグラスを作製するために、同じ積層光学素子１０を２枚用意し、離間して導光板４２に設置した。貼合では選択反射中心波長が短いＧ側を光入射側すなわち導光板側にして貼合した。ディスプレイ４０の画像は積層光学素子１０に照射され入射方向に対して傾けて反射され、全反射に十分な角度（臨界角以上の角度）として導光板４２に入射した。導光板中を伝播した後、もう１つの光学素子１０で使用者Ｕの方向に斜めに反射した画像の観察を行った。積層光学素子１０はＧ反射層とＲ反射層の積層であるため、不要なサイドロープがあるとＧ反射層の反射帯域にＲ反射層のサイドロープの波長が重なってしまうことにより（図１０のｗ）、Ｇ光の画像はＧ反射層からの望む画像に加えＲ反射層からの不要な像が発生してしまい二重像になり好ましくない。Ｒ光の画像についても同様である。この二重像を目視で評価した。
【0101】
評価の結果、比較例では二重像が観察され許容出来ないのに対し、実施例では二重像がほぼ観測されなかった。これにより、本発明の効果が示された。
【符号の説明】
【0102】
１０ 光学素子
１２ 第１コレステリック液晶層
１４ａ 第２コレステリック液晶層
２０ 支持体
２４Ｒ 配向膜
２６Ｒ 反射コレステリック液晶
３０ 液晶化合物
３０Ａ 光学軸
４０ ディスプレイ
４２ 導光板
６０ 露光装置
６２ レーザ
６４ 光源
６８ 偏光ビームスプリッター
７０Ａ、７０Ｂ ミラー
７２Ａ，７２Ｂ λ／４板
１２ 第１コレステリック液晶層
１４ａ 第２コレステリック液晶層
２０ 支持体
２４Ｒ 配向膜
２６Ｒ 反射コレステリック液晶
３０ 液晶化合物
３０Ａ 光学軸
４０ ディスプレイ
４２ 導光板
６０ 露光装置
６２ レーザ
６４ 光源
６８ 偏光ビームスプリッター
７０Ａ、７０Ｂ ミラー
７２Ａ，７２Ｂ λ／４板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】