JP2001091719A - Optical device and security device - Google Patents

Optical device and security device

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JP2001091719A
JP2001091719A JP27202899A JP27202899A JP2001091719A JP 2001091719 A JP2001091719 A JP 2001091719A JP 27202899 A JP27202899 A JP 27202899A JP 27202899 A JP27202899 A JP 27202899A JP 2001091719 A JP2001091719 A JP 2001091719A
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liquid crystal
film
smectic
phase
helical
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JP27202899A
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Japanese (ja)
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Yasushi Sato
康司 佐藤
Yoshihiro Kumagai
吉弘 熊谷
Takehiro Toyooka
武裕 豊岡
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mitsubishi Oil Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3016Polarising elements involving passive liquid crystal elements

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new optical device using a liquid crystal film holding a smectic liquid crystal phase. SOLUTION: The device consists of a film having a smectic liquid crystal phase holding a helical alignment structure. The device is produced by adding a diffraction function caused by a rugged pattern to the liquid crystal film that the axial direction of the helix in the aforementioned helical structure is almost in the normal direction of the film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は回折機能を有する新
しい光学素子および当該素子を備えたセキュリティ素子
並びにこのセキュリティ素子を利用したセキュリティシ
ステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a new optical element having a diffraction function, a security element provided with the element, and a security system using the security element.

【0002】[0002]

【従来の技術】回折格子フィルムは、従来の分光用途の
みならず近年ホログラム立体視などの3−D表示装置に
も応用され、その需要は高まり、またその光学的な性質
や物性も注目されている。また近年では、ホログラムを
用いた回折フィルムが金券、カード等の偽造防止(セキ
ュリティ)用途にも用いられ、ビール券からコンピュー
ターソフトウェアのパッケージに至るまでその普及率は
拡大しつつある。しかしながら、ホログラムによる回折
光のみによるセキュリティでは情報量が少なく、高度な
セキュリティ用途には限界がある。またホログラムを利
用したセキュリティ素子は、最近では偽造されるという
問題も起こっており、偽造困難な新たなセキュリティ素
子の開発が求められていた。
2. Description of the Related Art Diffraction grating films have been applied not only to conventional spectroscopic applications but also to 3-D display devices such as holographic stereoscopy in recent years, and their demand has been increasing, and their optical properties and physical properties have also been attracting attention. I have. In recent years, diffractive films using holograms have also been used for anti-counterfeiting (security) purposes such as cash vouchers and cards, and the diffusion rate from beer vouchers to computer software packages is expanding. However, the amount of information is small in the security using only the diffracted light by the hologram, and there is a limit in advanced security applications. Further, there has been a problem that a security element using a hologram is forged in recent years, and development of a new security element that is difficult to forge has been required.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとしている課題】本発明は、上記課
題を解決するものであり、スメクチック液晶相を保持し
た液晶フィルムを利用した新たな光学素子と、当該素子
をセキュリティ素子として利用したセキュリティシステ
ムを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a new optical element using a liquid crystal film holding a smectic liquid crystal phase and a security system using the element as a security element. The purpose is to provide.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
光学素子は、螺旋配向構造を保持したスメクチック液晶
相のフィルムからなり、前記螺旋構造の螺旋軸方位がフ
ィルムの略法線方向にある液晶フィルムを備えているこ
とを特徴とする。本発明のセキュリティ素子は、上記の
液晶フィルムの片面又は両面に、凹凸形状に由来する回
折機能をさらに付与したものであって、これにより一層
高度なセキュリティ情報を保有せしめることができる。
そして,本発明に係るセキュリティシステムは、上記の
セキュリティ素子と、当該素子を光学的に認識する読取
装置とから構成され、セキュリティ素子のスメクチック
螺旋ピッチに由来する選択反射と、スメクチック螺旋ピ
ッチの1/2ピッチに由来する選択反射の一方又は両方
の選択反射と、回折機能に由来する回折光を光学的に認
識してセキュリティ素子の真贋を判別することを特徴と
する。
That is, an optical element according to the present invention comprises a film of a smectic liquid crystal phase retaining a helical alignment structure, wherein the helical axis direction of the helical structure is substantially in the normal direction of the film. It is characterized by having a film. The security element of the present invention is obtained by further imparting a diffraction function derived from the uneven shape to one or both surfaces of the above-mentioned liquid crystal film, whereby more advanced security information can be held.
The security system according to the present invention includes the above-described security element and a reader that optically recognizes the element, and selectively reflects the smectic helical pitch of the security element and 1/1 / sm of the smectic helical pitch. It is characterized in that the authenticity of the security element is determined by optically recognizing one or both of the selective reflections derived from the two pitches and the diffracted light derived from the diffraction function.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳し
く説明する。本発明の光学回折素子は、螺旋配向構造を
保持したスメクチック液晶相で形成された液晶フィルム
を備えている。スメクチック液晶相とは、液晶相を構成
する分子が一次元結晶、二次元液体ともいうべき層構造
(以下、「スメクチック層」という。)を有する液晶相
を指し、これにはスメクチックA相、スメクチックB
相、スメクチックC相、スメクチックE相、スメクチッ
クF相、スメクチックG相、スメクチックH相、スメク
チックI相、スメクチックJ相、スメクチックK相、ス
メクチックL相等が包含される。この中でもスメクチッ
クC相、スメクチックI相、スメクチックF相、スメク
チックJ相、スメクチックG相、スメクチックK相、ス
メクチックH相等の如く、棒状分子がスメクチック層の
法線方向に対し傾いているスメクチック液晶相が本発明
では好適である。また、キラルスメクチックC相(Sm
C*相)、キラルスメクチックI相(SmI*相)、又は
キラルスメクチックF相(SmF*相)等の如く、光学
活性を示し、強誘電性を示すスメクチック液晶相、キラ
ルスメクチックCA相(SmCA*相)、キラルスメクチ
ックIA相(SmIA*相)、キラルスメクチックFA相
(SmFA*相)等の如く、光学活性を示し、反強誘電性
を示すスメクチック液晶相、キラルスメクチックCγ相
(SmCγ*相)、キラルスメクチックIγ相(SmI
γ*相)、キラルスメクチックFγ相(SmFγ*相)等
の如く、光学活性を示し、フェリ誘電性を示すスメクチ
ック液晶相も、本発明には好適である。さらにまた、
J. Mater. Chem.6巻、1231頁(1
996年)や J. Mater. Chem.7巻、
1307頁(1997年)などに記載されるようなアキ
ラルであり、かつ螺旋配向構造を有するスメクチック相
を呈するスメクチック液晶相も、本発明では好適に用い
ることができる。本発明では、上述の各種スメクチック
液晶相のうち、螺旋配向構造の安定性、螺旋ピッチの可
変の容易さ、合成の容易さ、また粘性が低いことによる
配向性の容易さ等の観点から、キラルスメクチックC相
が最も好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The optical diffraction element of the present invention includes a liquid crystal film formed of a smectic liquid crystal phase having a helical alignment structure. The smectic liquid crystal phase refers to a liquid crystal phase in which molecules constituting the liquid crystal phase have a layer structure that can be called a one-dimensional crystal or a two-dimensional liquid (hereinafter, referred to as a “smectic layer”), which includes a smectic A phase and a smectic phase. B
Phase, smectic C phase, smectic E phase, smectic F phase, smectic G phase, smectic H phase, smectic I phase, smectic J phase, smectic K phase, smectic L phase and the like. Among these, a smectic liquid crystal phase in which rod-like molecules are inclined with respect to the normal direction of the smectic layer, such as a smectic C phase, a smectic I phase, a smectic F phase, a smectic J phase, a smectic G phase, a smectic K phase, and a smectic H phase. It is preferred in the present invention. In addition, chiral smectic C phase (Sm
C * phase), a chiral smectic I phase (SmI * phase), a chiral smectic F phase (SmF * phase), etc., a smectic liquid crystal phase showing optical activity and ferroelectricity, a chiral smectic CA phase (SmCA *). Phase), chiral smectic IA phase (SmIA * phase), chiral smectic FA phase (SmFA * phase), etc., a smectic liquid crystal phase showing optical activity and antiferroelectricity, a chiral smectic Cγ phase (SmCγ * phase) , Chiral smectic Iγ phase (SmI
A smectic liquid crystal phase exhibiting optical activity and exhibiting ferrielectricity, such as a γ * phase) and a chiral smectic Fγ phase (SmFγ * phase), is also suitable for the present invention. Furthermore,
J. Mater. Chem. 6, 1231 (1
996) and J.M. Mater. Chem. Seven volumes,
A smectic liquid crystal phase which is achiral and exhibits a smectic phase having a helical alignment structure as described in page 1307 (1997) can also be suitably used in the present invention. In the present invention, among the various smectic liquid crystal phases described above, chiral from the viewpoint of stability of the helical alignment structure, easiness of variable helical pitch, ease of synthesis, and ease of alignment due to low viscosity. The smectic C phase is most preferred.

【0006】スメクチック液晶相における螺旋配向構造
とは、液晶分子の長軸が各スメクチック層に垂直な方向
から一定の角度で傾いており、かつ傾き角度がある層か
ら次の層へと少しずつ捩れた構造を意味する。そして、
この螺旋配向構造における螺旋の中心軸を螺旋軸と言
い、その螺旋軸の方向を螺旋軸方位と言い、また螺旋一
回転分の螺旋軸方向の距離をスメクチック螺旋ピッチと
言う。本発明の光学素子が備える液晶フィルムは、スメ
クチック液晶相の螺旋軸方位がフィルムの略法線方向に
ある。ここで、フィルムの略法線方向とは、スメクチッ
ク液晶相の螺旋軸とフィルムの法線との成す角度が、通
常、絶対値として30゜以下、好ましくは20゜以下、
さらに好ましくは10゜以下、最も好ましくは5゜以下
であることを意味する。螺旋軸の回転方向(捩れ方向)
には特別な限定はない。液晶フィルムを構成する液晶層
全体が同一の捩れ方向であってもよく、また左捩れと右
捩れが混在したものであってもよい。しかし、液晶層全
体が同一の捩れ方向であることが、本発明では特に望ま
しい。また、液晶相の螺旋配向構造は、液晶フィルムの
表面領域全体又は厚さ方向全体に形成されている必要は
なく、フィルムの表面領域や内部領域等の一部分または
複数部分に形成されていればよい。スメクチック螺旋ピ
ッチも特には限定されないが、通常は0.1〜30μ
m、好ましくは0.2〜20μm、さらに好ましくは
0.3〜10μmの範囲であることが望ましい。またこ
の螺旋ピッチは、液晶フィルム(液晶層)内において一
定でも良いが、部分的に変化していてもよく、その変化
は連続的でも、不連続的でも差し支えない。なお、スメ
クチック螺旋ピッチは、液晶フィルムを製造する過程
で、温度等の配向条件を調節したり、液晶フィルムの原
料となる液晶材料の光学活性部位の光学純度や光学活性
物質の配合割合等を調節すること等、公知の方法によっ
て適宜調節することができる。
The helical alignment structure in the smectic liquid crystal phase means that the major axis of the liquid crystal molecules is inclined at a fixed angle from the direction perpendicular to each smectic layer, and the liquid crystal molecules are twisted little by little from one inclined angle to the next. Means the structure. And
The central axis of the helix in this helical orientation structure is called the helix axis, the direction of the helix axis is called the helix axis direction, and the distance in the helix axis direction for one rotation of the helix is called the smectic helix pitch. In the liquid crystal film provided in the optical element of the present invention, the helical axis direction of the smectic liquid crystal phase is substantially in the normal direction of the film. Here, the substantially normal direction of the film means that the angle formed between the spiral axis of the smectic liquid crystal phase and the normal of the film is usually 30 ° or less as an absolute value, preferably 20 ° or less,
It is more preferably 10 ° or less, most preferably 5 ° or less. Spiral axis rotation direction (twist direction)
Has no special restrictions. The entire liquid crystal layer constituting the liquid crystal film may have the same twist direction, or a mixture of left and right twists may be used. However, it is particularly desirable in the present invention that the entire liquid crystal layer has the same twist direction. Further, the helical alignment structure of the liquid crystal phase does not need to be formed over the entire surface area or the entire thickness direction of the liquid crystal film, and may be formed on a part or a plurality of parts such as the surface area or the internal area of the film. . Although the smectic spiral pitch is not particularly limited, it is usually 0.1 to 30 μm.
m, preferably in the range of 0.2 to 20 μm, more preferably 0.3 to 10 μm. The helical pitch may be constant in the liquid crystal film (liquid crystal layer) or may be partially changed, and the change may be continuous or discontinuous. In the process of manufacturing a liquid crystal film, the smectic helical pitch adjusts alignment conditions such as temperature, and adjusts the optical purity of the optically active site of the liquid crystal material used as a raw material of the liquid crystal film, the compounding ratio of the optically active substance, and the like. Can be appropriately adjusted by a known method.

【0007】本発明の光学素子が備える液晶フィルム
は、螺旋配向構造を保持したスメクチック液晶相の螺旋
軸方位が、フィルムの略法線方向にあるため、キラルネ
マチック液晶相に見られるコレステリック配向構造と同
様な選択反射特性を有する。この選択反射の中心波長
は、スメクチック螺旋ピッチの1/2(以下、「ハーフ
ピッチ」という。)によって、以下の関係式(1)で求
めることができる。 中心波長λh normal= 2×面内平均屈折率(N)×螺旋ピッチ(p)/2 …(1) また、選択反射光の円偏光選択特性(円偏光の向き)
は、螺旋配向構造の捩れ方向により決定される。ハーフ
ピッチによって得られる選択反射を、本発明では「ハー
フピッチ反射」と定義する。ハーフピッチ反射では、斜
めから観察するとコレステリック配向構造と同様なブル
ーシフト現象を観察することができる。本発明の光学素
子が備える液晶フィルムは、上記のハーフピッチ反射と
は別に、スメクチック螺旋ピッチ(以下、「フルピッ
チ」という。)そのものに起因する選択反射(以下、
「フルピッチ反射」という。)特性を持つ。このフルピ
ッチ反射の選択反射中心波長は、螺旋ピッチによって以
下の関係式(2)で求めることができる。 中心波長λf normal= 2×面内平均屈折率(N)×螺旋ピッチ(p) …(2) このフルピッチ反射は、螺旋軸方位から観測することは
できず、斜めから観察した際に観測することができる。
ただし斜めから観察すると、いわゆるブルーシフト現象
が現れる為に、実際には観測する角度に応じて中心波長
は、関係式(2)で求まる中心波長λf normalよりも小
さな値として観測される。なお、フルピッチ反射におけ
る円偏光選択特性は、ハーフピッチに見られるような顕
著な円偏光選択特性を示さない。本発明で使用する液晶
フィルムのλh normalおよびλf normalは、特に制限され
るものではなく、各種用途に応じて適宜選択される。例
えば、λh normalが可視光領域に、λf normalが赤外領域
にあるような液晶フィルムでは、λh normalの色が付い
た反射光が観察され、斜めから観察すると角度に応じて
ブルーシフト現象に基づく色を観察することができる。
さらにλh normalによっては、紫外領域までシフトして
肉眼では観察できなくなる。一方、λf normalは正面お
よび正面から少し傾けて観察しても赤外領域に中心波長
を有する為に目視では観察することができず、さらに傾
けると反射光が可視光領域に入り赤色の反射光を観察す
ることができるようになる。これら中心波長は、分光器
等を用いた機械やシステムによって、赤外、可視、紫外
領域にかかわらず観測が可能である。また目視によって
も液晶フィルムが有する特殊性を確認することができ
る。さらにλh normalにおける円偏光選択特性を利用
し、また後述する凹凸形状由来の回折機能を付加するこ
とにより、液晶フィルムの特殊性をさらに向上させるこ
とができることから、セキュリティ用途に非常に効果的
である。
In the liquid crystal film provided in the optical element of the present invention, the helical axis direction of the smectic liquid crystal phase having the helical alignment structure is substantially in the normal direction of the film. It has similar selective reflection characteristics. The center wavelength of this selective reflection can be obtained from the following relational expression (1) by using 1 / of the smectic spiral pitch (hereinafter, referred to as “half pitch”). Center wavelength λ h normal = 2 × in-plane average refractive index (N) × spiral pitch (p) / 2 (1) Further, the circularly polarized light selection characteristic of the selectively reflected light (direction of circularly polarized light)
Is determined by the twist direction of the helical orientation structure. The selective reflection obtained by the half pitch is defined as "half pitch reflection" in the present invention. In the half pitch reflection, a blue shift phenomenon similar to the cholesteric alignment structure can be observed when obliquely observed. The liquid crystal film included in the optical element of the present invention has a selective reflection (hereinafter, referred to as “full pitch”) itself caused by a smectic spiral pitch (hereinafter, referred to as “full pitch”), separately from the above half-pitch reflection.
This is called "full pitch reflection." ) With characteristics. The selective reflection center wavelength of this full-pitch reflection can be obtained by the following relational expression (2) according to the helical pitch. Center wavelength λ f normal = 2 × in-plane average refractive index (N) × helical pitch (p) (2) This full pitch reflection cannot be observed from the helical axis direction, but is observed when obliquely observed. be able to.
However, when observed from an oblique direction, a so-called blue shift phenomenon appears. Therefore, the center wavelength is actually observed as a value smaller than the center wavelength λ f normal determined by the relational expression (2) according to the observation angle. Note that the circularly polarized light selection characteristic in full pitch reflection does not show a remarkable circularly polarized light selection characteristic as seen in a half pitch. Λ h normal and λ f normal of the liquid crystal film used in the present invention are not particularly limited, and are appropriately selected according to various uses. For example, in a liquid crystal film in which λ h normal is in the visible light region and λ f normal is in the infrared region, reflected light with the color of λ h normal is observed. The color based on the phenomenon can be observed.
Further, depending on λ h normal , it shifts to the ultraviolet region and cannot be observed with the naked eye. On the other hand, λ f normal has a center wavelength in the infrared region even when observed from the front and tilted slightly from the front, so it cannot be observed visually. Light can be observed. These center wavelengths can be observed by a machine or system using a spectroscope or the like irrespective of the infrared, visible, and ultraviolet regions. In addition, the specificity of the liquid crystal film can be confirmed visually. Furthermore, by utilizing the circularly polarized light selection characteristic at λ h normal and adding a diffraction function derived from the concavo-convex shape described later, the specialty of the liquid crystal film can be further improved, which is very effective for security use. is there.

【0008】本発明の液晶フィルムを形成している液晶
層では、スメクチック液晶相の螺旋配向構造が保持され
ていなければならない。ここで螺旋配向構造の保持と
は、液晶フィルムを光学素子又はセキュリティ素子とし
て利用する状況下において、螺旋配向構造に経時的な変
化が生起しないことを意味する。スメクチック液晶相に
螺旋配向構造を保持させる方法の一つは、例えば、2枚
の配向基板間に液晶層を挟持することで、当該液晶層が
形成するスメクチック液晶相の螺旋配向構造を維持する
方法である。この方法では螺旋配向構造の保持に、配向
基板の存在が不可欠である。スメクチック液晶相に螺旋
配向構造を保持させる方法の他の一つは、螺旋配向構造
を有するスメクチック液晶相を固定化する方法である。
この方法は、液晶層の製造にし易さ、耐熱性及び実用性
の各点で、2枚の配向基板間に液晶層を挟持する方法よ
りも好ましい。スメクチック液晶相の螺旋配向構造を固
定化する方法は、ガラス固定化と重合固定化とに大別さ
れる。ガラス固定化は、螺旋構造を有するスメクチック
液晶相をガラス状態に移行させることによって固定化す
る方法であって、この方法を採用する場合は、液晶層を
与える液晶材料として、液晶状態において螺旋構造を有
するスメクチック液晶相を形成することができ、冷却す
ることにいよってガラス状態になり得る液晶材料(A)
が使用される。一方、重合固定化は、螺旋構造を有する
スメクチック液晶相を、液晶分子を重合ないしは架橋に
よって固定化する方法であって、この方法を採用する場
合には、液晶層を与える液晶材料として、液晶状態にお
いて螺旋構造を有するスメクチック液晶相を形成するこ
とができ、光、電子線、熱などのよって重合又は架橋す
る液晶材料(B)が使用される。
In the liquid crystal layer forming the liquid crystal film of the present invention, the helical alignment structure of the smectic liquid crystal phase must be maintained. Here, maintaining the helical alignment structure means that the helical alignment structure does not change with time in a situation where the liquid crystal film is used as an optical element or a security element. One method of maintaining the helical alignment structure in the smectic liquid crystal phase is, for example, a method of maintaining the helical alignment structure of the smectic liquid crystal phase formed by the liquid crystal layer by sandwiching a liquid crystal layer between two alignment substrates. It is. In this method, the presence of an alignment substrate is indispensable for maintaining the helical alignment structure. Another method of keeping the helical alignment structure in the smectic liquid crystal phase is a method of fixing the smectic liquid crystal phase having the helical alignment structure.
This method is preferable to the method of sandwiching the liquid crystal layer between two alignment substrates in terms of ease of manufacturing the liquid crystal layer, heat resistance, and practicality. Methods for fixing the helical alignment structure of the smectic liquid crystal phase are roughly classified into glass fixing and polymerization fixing. Glass fixing is a method of fixing a smectic liquid crystal phase having a helical structure by transferring it to a glass state.When this method is adopted, a helical structure in a liquid crystal state is used as a liquid crystal material for providing a liquid crystal layer. Liquid crystal material (A) capable of forming a smectic liquid crystal phase and having a glassy state by cooling
Is used. On the other hand, polymerization fixation is a method of fixing a smectic liquid crystal phase having a helical structure by polymerizing or cross-linking liquid crystal molecules. The liquid crystal material (B) which can form a smectic liquid crystal phase having a helical structure and is polymerized or cross-linked by light, electron beam, heat or the like is used.

【0009】本発明の液晶層を与える液晶材料には、螺
旋構造のスメクチック液晶相を形成可能な低分子液晶、
高分子液晶がいずれも可能である。また液晶材料として
は、最終的な当該材料が所望とする液晶性と配向性を呈
するものであればよく、例えば単独または複数種の低分
子および/または高分子液晶物質と単独または複数種の
低分子および/または高分子非液晶性物質との混合物で
あっても何ら構わない。本発明で使用可能な低分子液晶
には、シッフ塩基系化合物、ビフェニル系化合物、ター
フェニル系化合物、エステル系化合物、チオエステル系
化合物、スチルベン系化合物、トラン系化合物、アゾキ
シ系化合物、アゾ系化合物、フェニルシクロヘキサン系
化合物、ピリミジン系化合物、シクロヘキシルシクロヘ
キサン系化合物およびこれら混合物がある。高分子液晶
は主鎖型高分子液晶と、側鎖型高分子液晶とに分類する
ことができるが、これらはいずれも本発明の液晶層を得
る際の液晶材料として使用可能である。主鎖型高分子液
晶としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリカー
ボネート系、ポリイミド系、ポリウレタン系、ポリベン
ズイミダゾール系、ポリベンズオキサゾール系、ポリベ
ンズチアゾール系、ポリアゾメチン系、ポリエステルア
ミド系、ポリエステルカーボネート系、若しくはポリエ
ステルイミド系の各高分子液晶が挙げられる。なかで
も、液晶性を与えるメソゲン基と、ポリメチレン、ポリ
エチレンオキサイド、ポリシロキサン等の屈曲鎖とが交
互に結合した半芳香族ポリエステル系高分子液晶や、屈
曲鎖のない全芳香族ポリエステル系高分子液晶は、本発
明の液晶層を与える主鎖型高分子液晶として特に好まし
い。側鎖型高分子液晶としては、ポリアクリレート系、
ポリメタクリレート系、ポリビニル系、ポリシロキサン
系、ポリエーテル系、ポリマロネート系、ポリエステル
系等の直鎖状または環状構造の骨格鎖を有し、側鎖にメ
ソゲン基を有する高分子液晶が挙げられる。なかでも、
骨格鎖に屈曲鎖からなるスペーサーを介して液晶性を与
えるメソゲン基が結合した側鎖型高分子液晶と、主鎖お
よび側鎖の両方にメソゲンを有する分子構造を持った側
鎖型高分子液晶は、本発明の液晶層を与える側鎖型高分
子液晶として特に好ましい。本発明で言う液晶材料に
は、上記した低分子液晶及び/又は高分子液晶に、カイ
ラル剤を配合又は光学活性単位を導入した材料が包含さ
れる。カイラル剤を配合又は光学活性単位を導入した液
晶材料は、例えば、スメクチックC相、スメクチックI
相、スメクチックF相等を呈する液晶材料に、カイラル
剤を配合するか、または光学活性単位を導入した液晶材
料は、キラルスメクチックC相、キラルスメクチックI
相、キラルスメックチックF相等のように、螺旋構造に
配向し易いキラルスメクチック液晶相を呈する。前述し
た通り、カイラル剤の配合量、光学活性単位の導入量、
光学純度、スメクチック液晶相を形成させる温度条件等
を適宜調節することによって、螺旋ピッチを調節するこ
とができ、複合回折素子としての回折角度を調節するこ
とができる。また、螺旋構造が右螺旋になるか左螺旋に
なるかは、使用するカイラル剤や光学活性単位の掌性に
依存するので、どちらの掌性のものを選択するかで右螺
旋、左螺旋いずれの構造のものも製造することができ
る。なお、スメクチック液晶相における螺旋構造のガラ
ス固定化に使用する液晶材料(A)としては、上記した
液晶材料のなかでも高分子液晶が適している。また、重
合固定化に使用する液晶材料(B)としては、光、電子
線又は熱に感応する官能基を有する液晶材料が適してい
る。そうした官能基としては、ビニル基、アクリル基、
メタクリル基、ビニルエーテル基、シンナモイル基、ア
リル基、アセチレニル基、クロトニル基、アジリジニル
基、エポキシ基、イソシアネート基、チオイソシアネー
ト基、アミノ基、水酸基、メルカプト基、カルボン酸
基、アシル基、ハロカルボニル基、アルデヒド基、スル
ホン酸基、シラノール基等を挙げることができる。この
なかでも、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、ビニ
ルエーテル基、シンナモイル基、エポキシ基、アジリジ
ニル基等が好ましく、特にアクリル基、メタクリル基、
ビニル基、ビニルエーテル基、シンナモイル基およびエ
ポキシ基が好ましい。これら官能基は、液晶材料中に含
まれていればよく、当該材料を構成する液晶物質、非液
晶物質、また後述する添加剤の1種以上に含まれていれ
ばよい。また2種以上の物質に上記官能基をそれぞれ含
む場合、該官能基は同種および/または異種の官能基で
あってもよい。さらに1種の物質中に2つ以上の官能基
を有する場合においても、同種および/または異種の官
能基を有していてもよい。本発明の液晶層を作成する際
には、必要に応じて、上記した液晶材料に界面活性剤、
重合開始剤、重合禁止剤、増感剤、安定剤、触媒、染
料、顔料、紫外線吸収剤、密着性向上剤等の添加剤を、
全体の70重量%以下、好ましくは50重量%以下、さ
らに好ましくは30重量%以下の量で適宜配合すること
ができる。
The liquid crystal material for providing the liquid crystal layer of the present invention includes a low molecular liquid crystal capable of forming a smectic liquid crystal phase having a helical structure,
Polymer liquid crystals are all possible. The liquid crystal material may be any material as long as the material finally exhibits desired liquid crystallinity and orientation. For example, a single or plural kinds of low-molecular and / or high-molecular liquid crystal substances may be used alone or plural kinds of low-molecular substances. A mixture with a molecule and / or a polymer non-liquid crystalline substance may be used. Low-molecular liquid crystals that can be used in the present invention include Schiff base compounds, biphenyl compounds, terphenyl compounds, ester compounds, thioester compounds, stilbene compounds, tolan compounds, azoxy compounds, azo compounds, There are phenylcyclohexane compounds, pyrimidine compounds, cyclohexylcyclohexane compounds and mixtures thereof. Polymer liquid crystals can be classified into main-chain polymer liquid crystals and side-chain polymer liquid crystals, and any of these can be used as a liquid crystal material for obtaining the liquid crystal layer of the present invention. As the main-chain type polymer liquid crystal, polyester-based, polyamide-based, polycarbonate-based, polyimide-based, polyurethane-based, polybenzimidazole-based, polybenzoxazole-based, polybenzthiazole-based, polyazomethine-based, polyesteramide-based, and polyestercarbonate-based Or polyesterimide-based polymer liquid crystals. Among them, semi-aromatic polyester polymer liquid crystals in which mesogenic groups that provide liquid crystal properties and bent chains such as polymethylene, polyethylene oxide, and polysiloxane are alternately bonded, and wholly aromatic polyester polymer liquid crystals without bent chains Is particularly preferable as a main chain type polymer liquid crystal that provides the liquid crystal layer of the present invention. As side-chain type polymer liquid crystals, polyacrylates,
Polymer liquid crystals having a skeleton chain of a linear or cyclic structure, such as polymethacrylate, polyvinyl, polysiloxane, polyether, polymalonate, and polyester, and having a mesogen group in a side chain are exemplified. Above all,
A side-chain type polymer liquid crystal in which a mesogen group that provides liquid crystallinity is bonded to the skeletal chain via a bent chain spacer, and a side-chain type polymer liquid crystal having a molecular structure having a mesogen in both the main chain and the side chain Is particularly preferred as a side-chain polymer liquid crystal that provides the liquid crystal layer of the present invention. The liquid crystal material referred to in the present invention includes a material obtained by blending a chiral agent or introducing an optically active unit into the above-mentioned low-molecular liquid crystal and / or high-molecular liquid crystal. Liquid crystal materials containing a chiral agent or incorporating an optically active unit include, for example, smectic C phase, smectic I
Liquid crystal material having a chiral agent or a chiral smectic C phase, a chiral smectic I phase or a chiral smectic F phase are mixed with a chiral agent.
Phase, a chiral smectic liquid crystal phase that is easily oriented in a helical structure, such as a chiral smectic F phase. As described above, the blending amount of the chiral agent, the introduced amount of the optically active unit,
By appropriately adjusting the optical purity, the temperature conditions for forming a smectic liquid crystal phase, and the like, the helical pitch can be adjusted, and the diffraction angle as a composite diffraction element can be adjusted. Further, whether the helical structure becomes a right helical or a left helical depends on the chirality of the chiral agent or the optically active unit used, and therefore the right helical or the left helical depends on which chirality is selected. Can also be manufactured. As the liquid crystal material (A) used for fixing glass having a helical structure in the smectic liquid crystal phase, a polymer liquid crystal is suitable among the above liquid crystal materials. Also, as the liquid crystal material (B) used for the polymerization and immobilization, a liquid crystal material having a functional group sensitive to light, electron beam or heat is suitable. Such functional groups include vinyl, acrylic,
Methacryl group, vinyl ether group, cinnamoyl group, allyl group, acetylenyl group, crotonyl group, aziridinyl group, epoxy group, isocyanate group, thioisocyanate group, amino group, hydroxyl group, mercapto group, carboxylic acid group, acyl group, halocarbonyl group, Examples thereof include an aldehyde group, a sulfonic acid group, and a silanol group. Among them, an acryl group, a methacryl group, a vinyl group, a vinyl ether group, a cinnamoyl group, an epoxy group, an aziridinyl group and the like are preferable, and in particular, an acryl group, a methacryl group,
Vinyl, vinyl ether, cinnamoyl and epoxy groups are preferred. These functional groups need only be contained in the liquid crystal material, and may be contained in at least one of the liquid crystal substance and the non-liquid crystal substance constituting the material, and additives described later. When two or more kinds of substances each include the above functional groups, the functional groups may be the same and / or different functional groups. Further, even when one kind of substance has two or more functional groups, it may have the same kind and / or different kind of functional groups. When forming the liquid crystal layer of the present invention, if necessary, a surfactant,
Additives such as a polymerization initiator, a polymerization inhibitor, a sensitizer, a stabilizer, a catalyst, a dye, a pigment, an ultraviolet absorber, an adhesion improver,
It can be appropriately compounded in an amount of 70% by weight or less, preferably 50% by weight or less, more preferably 30% by weight or less of the whole.

【0010】本発明の複合回折素子となる液晶層は、適
当な2つの界面間に、上記した液晶材料を、必要に応じ
て前記の添加剤と共に展延させ、螺旋構造を有するスメ
クチック液晶相を形成させ、この螺旋構造を保持するこ
とによって得ることができる。液晶材料を展延する2つ
の界面には特に制限はなく、気相界面、液相界面又は固
相界面のいずれをも採用することができ、2つの界面は
同一である必要はない。しかし、液晶層の製造のし易さ
から、2つの界面を固相界面とする、一方を固相界面
に、他方を気相界面とすることが推奨される。気相界面
としては、空気界面、窒素界面等を挙げることができ、
液相界面としては、水、有機溶剤、液体状の金属、他の
液晶、溶融状態の高分子化合物等を挙げることができ
る。また、固相界面としては、ポリイミド、ポリアミド
イミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサ
ルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタ
ール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹
脂、メタクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ-4-メチルペンテン-1樹
脂、トリアセチルセルロースなどのセルロース系プラス
チックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、高分子液晶
などからなるプラスチックフィルム基板;アルミ、鉄、
銅などの金属基板;青板ガラス、アルカリガラス、無ア
ルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、フリントガラス、石英
ガラス等のガラス基板;セラミック基板等の各種基板;
シリコンウエハー等の各種半導体基板等を挙げることが
できる。また上記基板上に他の被膜、例えばポリイミド
膜、ポリアミド膜、ポリビニルアルコール膜等有機膜を
設けたもの、若しくは酸化珪素等の斜め蒸着膜を設けた
もの、ITO(インジウム−錫酸化物)等の透明電極を
形成したもの、金、アルミニウム、銅等の金属膜を蒸着
やスパッタ等により形成したもの、更には各種半導体素
子、例えばアモルファスシリコンの薄膜トランジスタ
(TFT)等も固相界面として用いることができる。固
相界面として用いることができる各種基板表面には、必
要に応じて配向処理を施してもよい。配向処理を施した
基板を用いた場合、得られる液晶層中の螺旋軸の向きを
基板の配向処理の方向に規定された一定の方向とするこ
とができる。また液晶材料の種類、固相界面の種類、ま
た配向処理の方法によっては、螺旋軸の向きが必ずしも
固相界面として用いた基板の配向処理の方向と一致する
とは限らず、若干ずれる場合も有り得る。本発明の複合
回折素子は、このような液晶層であっても、複合回折素
子としての効果を発現することができる。さらに本発明
では、部分部分で配向処理方向を変えることで、螺旋軸
方向をパターン化した複合回折素子も得ることができ
る。このような方法を用いた場合、例えば螺旋軸方向の
異なる領域のパターンを光の干渉が生じる程度の周期に
することによって、螺旋構造を有するスメクチック液晶
相に起因する複合回折効果の他に、配向パターンによる
回折効果も発現しうる複合回折素子を本発明では得るこ
とができる。固相界面として用いる基板に配向処理を施
さない場合、得られる液晶層は、各ドメインの螺旋軸の
向きがランダムであるマルチドメイン相となる場合も有
り得るが、このような液晶層であっても複合回折素子と
しての効果を発現することができる。各種基板に施され
る配向処理としては、特に制限されるものではないが、
例えばラビング法、斜方蒸着法、マイクログルーブ法、
延伸高分子膜法、LB(ラングミュア・ブロジェット)
膜法、転写法、光照射法(光異性化、光重合、光分解
等)、剥離法等が挙げられる。特に、製造工程の容易さ
の観点から、ラビング法、光照射法が本発明では望まし
い。さらに本発明においては、固相界面として配向処理
を施していない各種基板を用いた場合であっても、界面
間に展延した液晶材料に磁場や電場、ずり応力、流動、
延伸、温度勾配等を作用させることにより、螺旋軸の向
きが一定方向に規定された液晶層を得ることができる。
本発明では、以上説明した気相界面、液相界面および固
相界面のいずれもが使用可能であるが、なかでも、液晶
分子ダイレクターが界面に対して立ち上がるような性質
を有する界面を用いることが、配向制御の面からの非常
に望ましい。このような界面としては、ガラス基板やシ
リコンやポリシロキサン等のハードコート層を有する基
板を利用する固相界面と気相界面との併用が望ましい。
そして、ハードコート層を有する基板としては、トリア
セチルセルロースフィルムが最も望ましい。
The liquid crystal layer to be a composite diffraction element of the present invention is formed by spreading the above-mentioned liquid crystal material together with the above-mentioned additives, if necessary, between two suitable interfaces to form a smectic liquid crystal phase having a helical structure. It can be obtained by forming and retaining this helical structure. There is no particular limitation on the two interfaces for spreading the liquid crystal material, and any of a gas phase interface, a liquid phase interface, and a solid phase interface can be adopted, and the two interfaces need not be the same. However, it is recommended that two interfaces be a solid phase interface, one be a solid phase interface, and the other be a gas phase interface because of ease of manufacturing the liquid crystal layer. Examples of the gas phase interface include an air interface and a nitrogen interface.
Examples of the liquid phase interface include water, organic solvents, liquid metals, other liquid crystals, and polymer compounds in a molten state. As the solid phase interface, polyimide, polyamide imide, polyamide, polyether imide, polyether ether ketone, polyether ketone, polyketone sulfide, polyether sulfone, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate , Polyethylene naphthalate, polyacetal, polycarbonate, polyarylate, acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl alcohol, polyethylene, polypropylene, poly-4-methylpentene-1 resin, cellulosic plastics such as triacetyl cellulose, epoxy resin, phenolic resin , Plastic film substrate made of polymer liquid crystal, etc .; aluminum, iron,
Metal substrates such as copper; glass substrates such as blue plate glass, alkali glass, alkali-free glass, borosilicate glass, flint glass, and quartz glass; various substrates such as ceramic substrates;
Examples include various semiconductor substrates such as a silicon wafer. Further, another film such as a film provided with an organic film such as a polyimide film, a polyamide film, or a polyvinyl alcohol film, a film provided with an obliquely deposited film such as silicon oxide, or a film such as ITO (indium-tin oxide) is provided on the substrate. Those having a transparent electrode, those having a metal film of gold, aluminum, copper or the like formed by vapor deposition or sputtering, and various semiconductor elements such as amorphous silicon thin film transistors (TFTs) can also be used as the solid phase interface. . The surface of various substrates that can be used as a solid phase interface may be subjected to an alignment treatment as needed. When a substrate that has been subjected to an alignment process is used, the direction of the helical axis in the obtained liquid crystal layer can be a fixed direction defined by the direction of the alignment process of the substrate. Further, depending on the type of the liquid crystal material, the type of the solid phase interface, and the method of the alignment treatment, the direction of the helical axis does not always match the direction of the alignment treatment of the substrate used as the solid phase interface, and may be slightly shifted. . The compound diffraction element of the present invention can exhibit the effect as a compound diffraction element even with such a liquid crystal layer. Further, in the present invention, by changing the orientation processing direction in the partial portion, a composite diffraction element in which the helical axis direction is patterned can be obtained. In the case of using such a method, for example, in addition to the compound diffraction effect caused by the smectic liquid crystal phase having a helical structure, by setting the pattern of the region having a different helical axis direction to a period that causes light interference, the alignment In the present invention, a composite diffraction element that can also exhibit a diffraction effect by a pattern can be obtained. If the substrate used as the solid phase interface is not subjected to an alignment treatment, the resulting liquid crystal layer may be a multi-domain phase in which the direction of the helical axis of each domain is random, but even in such a liquid crystal layer. The effect as a composite diffraction element can be exhibited. The orientation treatment applied to various substrates is not particularly limited,
For example, rubbing method, oblique evaporation method, micro groove method,
Stretched polymer membrane method, LB (Langmuir Blodgett)
Examples include a film method, a transfer method, a light irradiation method (photoisomerization, photopolymerization, photodecomposition, and the like), a peeling method, and the like. In particular, a rubbing method and a light irradiation method are desirable in the present invention from the viewpoint of ease of the manufacturing process. Furthermore, in the present invention, even when using various substrates that have not been subjected to an alignment treatment as a solid phase interface, a magnetic field, an electric field, shear stress, flow,
By applying stretching, temperature gradient, and the like, a liquid crystal layer in which the direction of the helical axis is defined in a fixed direction can be obtained.
In the present invention, any of the above-described gas-phase interface, liquid-phase interface, and solid-phase interface can be used, but among them, an interface having such a property that the liquid crystal molecule director rises with respect to the interface is used. Is very desirable from the viewpoint of orientation control. As such an interface, a combination of a solid phase interface using a glass substrate or a substrate having a hard coat layer such as silicon or polysiloxane and a gas phase interface is desirable.
As a substrate having a hard coat layer, a triacetyl cellulose film is most desirable.

【0011】液晶材料を上記界面間に展延する方法には
特に制限はなく、当該分野において公知の方法を適宜採
用することができる。例えば、2枚の基板間に液晶材料
を展延する場合であれば、2枚の基板を用いてセルを作
成し、そのセルに液晶材料を注入する、または液晶材料
を2枚の基板でラミネートする、といった方法を採用す
ることができる。また1枚の基板と気相とを界面として
用いる場合であれば、基板上に液晶材料を直接塗布す
る、または適当な溶媒に溶解して液晶材料溶液とした
後、当該溶液を基板上に塗布する、といった方法により
展延することができる。本発明では、製造工程の容易さ
の観点から、溶液塗布により展延する方法が特に望まし
い。溶液塗布する際の溶媒としては、液晶材料の種類、
組成等に応じて適宜適切なものを選択することができる
が、通常、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭
素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロ
エチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オ
ルソジクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類、フ
ェノール、パラクロロフェノールなどのフェノール類、
ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、
1,2−ジメトキベンゼンなどの芳香族炭化水素類、イ
ソプロピルアルコール、tert−ブチルアルコール等
のアルコール類、グリセリン、エチレングリコール、ト
リエチレングリコール等のグリコール類、エチレングリ
コールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメ
チルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等
のグリコールエーテル類、アセトン、メチルエチルケト
ン、酢酸エチル、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピ
ロリドン、ピリジン、トリエチルアミン、テトラヒドロ
フラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ブチロニ
トリル、二硫化炭素、およびこれらの混合溶媒等が用い
られる。これら溶媒には、溶液の表面張力を調整し、塗
工性を向上させるなどために、必要に応じて界面活性剤
等を添加することもできる。溶液中における液晶材料の
濃度は、用いる液晶材料の種類や溶解性、最終的に目的
とする液晶層の膜厚等に応じて適宜調節する必要がある
が、通常3〜50重量%、好ましくは5〜30重量%の
範囲である。また塗布方法としては、特に限定されない
が、スピンコート法、ロールコート法、プリント法、浸
漬引き上げ法、カーテンコート法、マイヤーバーコート
法、ドクターブレード法、ナイフコート法、ダイコート
法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、オ
フセットグラビアコート法、リップコート法、スプレー
コート法等を用いることができる。塗布後、必要に応じ
て溶媒を乾燥除去する。以上説明した方法で液晶材料を
各種界面間に均一層として展延した後、当該液晶材料を
所望とする螺旋構造を有するスメクチック液晶相におけ
る螺旋配向状態を形成させ、当該状態を保持することに
より、本発明の複合回折素子を得ることができる。螺旋
構造を有するスメクチック液晶相における螺旋配向状態
を形成させる方法としては、特に制限はなく、液晶材料
の種類等に応じた方法を適宜採用することができる。例
えば、液晶材料を螺旋構造のスメクチック液晶相を形成
しうる温度において液晶材料を展延した場合、展延と同
時に螺旋構造を有するスメクチック液晶相が得られる場
合がある。また、展延された液晶材料を、螺旋構造を有
するスメクチック液晶相が発現する温度よりも高い温度
に一旦加熱して、例えば、スメクチックA相、キラルネ
マチック相又は等方相等を発現させ、しかる後、スメク
チック液晶相が発現する温度に冷却して螺旋構造に配向
させることもできる。
The method for spreading the liquid crystal material between the interfaces is not particularly limited, and a method known in the art can be appropriately employed. For example, if a liquid crystal material is to be spread between two substrates, create a cell using the two substrates and inject the liquid crystal material into the cell, or laminate the liquid crystal material on the two substrates. Can be adopted. In the case where one substrate and the gas phase are used as an interface, the liquid crystal material is directly applied to the substrate, or after dissolving in a suitable solvent to form a liquid crystal material solution, the solution is applied to the substrate. Can be spread by such a method. In the present invention, from the viewpoint of the easiness of the manufacturing process, a method of spreading by applying a solution is particularly desirable. As the solvent when applying the solution, the type of liquid crystal material,
Appropriate ones can be selected according to the composition and the like, but usually, halogenated hydrocarbons such as chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, dichloroethane, tetrachloroethane, trichloroethylene, tetrachloroethylene, chlorobenzene, orthodichlorobenzene, phenol, Phenols such as parachlorophenol,
Benzene, toluene, xylene, methoxybenzene,
Aromatic hydrocarbons such as 1,2-dimethoxybenzene, alcohols such as isopropyl alcohol and tert-butyl alcohol, glycols such as glycerin, ethylene glycol and triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether and ethyl cell Glycol ethers such as Solve, butyl cellosolve, acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, pyridine, triethylamine, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, acetonitrile, butyronitrile, Carbon sulfide, a mixed solvent thereof and the like are used. To these solvents, a surfactant or the like may be added as necessary to adjust the surface tension of the solution and improve coatability. The concentration of the liquid crystal material in the solution needs to be appropriately adjusted according to the type and solubility of the liquid crystal material to be used, the final thickness of the target liquid crystal layer, and the like, but is usually 3 to 50% by weight, and preferably 3 to 50% by weight. It is in the range of 5 to 30% by weight. The coating method is not particularly limited, but a spin coating method, a roll coating method, a printing method, a dipping and pulling method, a curtain coating method, a Meyer bar coating method, a doctor blade method, a knife coating method, a die coating method, a gravure coating method, A microgravure coating method, an offset gravure coating method, a lip coating method, a spray coating method, or the like can be used. After the application, the solvent is removed by drying if necessary. After spreading the liquid crystal material as a uniform layer between various interfaces by the method described above, the liquid crystal material forms a helical alignment state in a smectic liquid crystal phase having a desired helical structure, and by maintaining the state, The composite diffraction element of the present invention can be obtained. The method for forming the helical alignment state in the smectic liquid crystal phase having a helical structure is not particularly limited, and a method according to the type of the liquid crystal material and the like can be appropriately employed. For example, when a liquid crystal material is spread at a temperature at which a smectic liquid crystal phase having a helical structure can be formed, a smectic liquid crystal phase having a helical structure may be obtained simultaneously with the spreading. Further, the spread liquid crystal material is once heated to a temperature higher than a temperature at which a smectic liquid crystal phase having a helical structure is developed, for example, to develop a smectic A phase, a chiral nematic phase or an isotropic phase, and thereafter, Alternatively, it can be cooled to a temperature at which a smectic liquid crystal phase develops and can be oriented in a helical structure.

【0012】上記の方法のいずれかで、液晶層に螺旋配
向構造を有するスメクチック液晶相を発現させた後は、
当該液晶層を形成する液晶材料の種類、組成等に応じて
スメクチック液晶相の螺旋配向構造を適宜の手段で保持
する。この螺旋配向状態を保持する手段として、先に説
明したガラス固定化又は重合固定化を採用することが望
ましい。ガラス固定化を採用する場合は、液晶層を構成
する液晶材料(A)が、そのガラス転移温度以上の温度
において発現する螺旋構造のスメクチック液晶相を、液
晶材料(A)がガラス状態となる温度まで液晶層を冷却
することによって、固定化する。冷却は自然放冷であっ
て差し支えなく、空冷又は水冷などの強制冷却であって
も差し支えない。冷却速度としては、通常5℃/秒以
上、好ましくは10℃/秒以上、さらに好ましくは20
℃/秒以上が採用さえる。重合固定化法を採用する場合
は、液晶層を構成する液晶材料(B)が液晶状態で発現
する螺旋構造のスメクチック液晶相を、液晶材料(B)
を重合又は架橋させることによって固定化する。重合又
は架橋方法としては、熱重合、光重合、γ線等の放射線
重合、電子線重合、重縮合、重付加等の反応を用いるこ
とができる。なかでも反応制御が容易な光重合あるいは
電子線重合を利用することが望ましい。以上の方法で固
定化した本発明の液晶層は、その調製に用いた基板を除
去しても、配向に乱れ等が起こることなく、螺旋軸の向
きが規定されたままの複合回折素子として使用すること
ができる。螺旋配向状態が固定化された液晶層の膜厚
は、配向性や生産性の観点から、通常0.1〜100μ
m、好ましくは0.2〜50μm、さらに好ましくは
0.3〜20μmの範囲にある。
After a smectic liquid crystal phase having a helical alignment structure is developed in the liquid crystal layer by any of the above methods,
The helical alignment structure of the smectic liquid crystal phase is maintained by appropriate means according to the type, composition, and the like of the liquid crystal material forming the liquid crystal layer. As means for maintaining the helical orientation, it is desirable to employ the glass fixing or the polymerization fixing described above. In the case of employing glass fixing, the liquid crystal material (A) constituting the liquid crystal layer has a smectic liquid crystal phase having a helical structure developed at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature, and a temperature at which the liquid crystal material (A) changes to a glassy state. It is fixed by cooling the liquid crystal layer until it. The cooling may be natural cooling, or may be forced cooling such as air cooling or water cooling. The cooling rate is usually 5 ° C./sec or more, preferably 10 ° C./sec or more, and more preferably 20 ° C./sec or more.
C / sec or more can be adopted. When the polymerization fixing method is employed, the smectic liquid crystal phase having a helical structure in which the liquid crystal material (B) constituting the liquid crystal layer is expressed in a liquid crystal state is converted into the liquid crystal material (B).
Is immobilized by polymerizing or crosslinking. As the polymerization or crosslinking method, reactions such as thermal polymerization, photopolymerization, radiation polymerization such as γ-ray, electron beam polymerization, polycondensation, and polyaddition can be used. Among them, it is desirable to use photopolymerization or electron beam polymerization, which facilitates reaction control. The liquid crystal layer of the present invention fixed by the above method can be used as a compound diffraction element in which the orientation of the helical axis remains defined without disturbing the orientation even when the substrate used for the preparation is removed. can do. The thickness of the liquid crystal layer in which the helical alignment state is fixed is usually 0.1 to 100 μm from the viewpoint of alignment and productivity.
m, preferably 0.2 to 50 μm, more preferably 0.3 to 20 μm.

【0013】上記の如くして得られた本発明の液晶フィ
ルムは、フィルムの法線方向から目視観察した場合
に、選択反射に由来する反射光(ハーフピッチ反射)が
観測され、また、分光器等を用いて波長による透過率測
定を行った場合には、選択反射が起こりうる波長領域だ
けに反射による透過率の低下が起こる(井戸型の透過率
曲線が得られる)、選択反射光を例えばエリプソメト
リー等の方法によって偏光解析を行った場合に、右円偏
光または左円偏光を観測される(ハーフピッチによる円
偏光選択特性)、フィルム正面から傾けて観測した場
合、ハーフピッチ反射の波長の倍または倍よりも若干低
波長側に、フルピッチ反射が観測される(分光器等によ
り測定した場合に、井戸型の透過率曲線が得られる、ま
たは波長によっては目視によって確認することができ
る)、等の光学的特徴を有する。
When the liquid crystal film of the present invention obtained as described above is visually observed from the normal direction of the film, reflected light (half-pitch reflection) derived from selective reflection is observed. In the case where the transmittance is measured by wavelength using, for example, the transmittance decreases due to reflection only in the wavelength region where selective reflection can occur (a well-shaped transmittance curve is obtained). When polarization analysis is performed by a method such as ellipsometry, right circularly polarized light or left circularly polarized light is observed (circular polarization selectivity by half pitch). When obliquely observed from the front of the film, the wavelength of half pitch reflection Full-pitch reflection is observed on the wavelength side that is twice or slightly lower than twice (a well-type transmittance curve is obtained when measured with a spectroscope or the like, or depending on the wavelength, Can be confirmed I) has optical characteristics and the like.

【0014】本発明の光学素子は、上述の如き液晶フィ
ルムを備えるが、その液晶フィルムはフィルム調製時に
使用した配向基板付きであって良く、配向基板を剥離し
た液晶フィルム単体であっても良い。また、配向基板上
に調製された液晶フィルムを別の基板に転写し、別の基
板付き液晶フィルムの形で光学素子に使用することもで
きる。さらに、同種又は異種の光学的特性を有する複数
枚の液晶フィルムを積層させ、この積層体の形で光学素
子に組み込むこともできる。液晶フィルムの転写に使用
する別の基板としては、例えば、ポリイミド、ポリアミ
ドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエー
テルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトン
サルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタ
ール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹
脂、メタクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ−4−メチルペンテン−1
樹脂、トリアセチルセルロース等のセルロース系プラス
チックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等から形成さ
れるプラスチック基板や、ガラス基板、セラミック基
板、紙、金属板等が使用可能である。また、偏光板、位
相差板、反射板、拡散板等の光学素子や、ネマチック配
向フィルム、コレステリック配向フィルム等の各種液晶
フィルム等も、上記した別の基板として用いることがで
きる。なお、別の基板として回折フィルムを採用し、こ
れに液晶フィルムを転写することもできる。しかしなが
ら、本発明では、液晶フィルム自身に回折能を付与する
ことが望ましい。本発明の光学素子をセキュリティ素子
として利用する場合、薄型化が可能なばかりでなく、素
子としての特殊性により優れている点で、偽造が困難に
なるからである。液晶フィルム自身に回折機能を付与す
る方法としては、任意の方法を用いることができる。例
えば、回折パターンを有する基板(以下、「エンボス
版」という。)をプレス機やラミネート機等を用いて液
晶フィルムに張り合わせ、当該パターンを液晶フィルム
に転写する方法(以下、「エンボス加工」)は、その一
例である。エンボス版には特別な限定はなく、金属や樹
脂等を素材とし、その表面に回折格子の形状(回折パタ
ーン)を有しているがいずれも使用可能である。エンボ
ス版は、自己支持性を有するフィルム表面に、所望の回
折パターンにかたどられた無機または有機薄膜を積層し
たものであってもよい。
The optical element of the present invention comprises a liquid crystal film as described above. The liquid crystal film may have an alignment substrate used at the time of film preparation, or may be a single liquid crystal film from which the alignment substrate has been peeled off. Further, a liquid crystal film prepared on an alignment substrate can be transferred to another substrate and used in an optical element in the form of a liquid crystal film with another substrate. Furthermore, a plurality of liquid crystal films having the same or different optical characteristics can be laminated, and this laminated body can be incorporated into an optical element. As another substrate used for transferring a liquid crystal film, for example, polyimide, polyamide imide, polyamide, polyether imide, polyether ether ketone, polyether ketone, polyketone sulfide, polyether sulfone, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide , Polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyacetal, polycarbonate, polyarylate, acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl alcohol, polyethylene, polypropylene, poly-4-methylpentene-1
A plastic substrate formed of resin, cellulosic plastics such as triacetyl cellulose, epoxy resin, phenol resin, or the like, a glass substrate, a ceramic substrate, paper, a metal plate, or the like can be used. In addition, optical elements such as a polarizing plate, a retardation plate, a reflection plate, and a diffusion plate, and various liquid crystal films such as a nematic alignment film and a cholesteric alignment film can also be used as the above-mentioned another substrate. In addition, it is also possible to employ a diffraction film as another substrate and transfer a liquid crystal film to the diffraction film. However, in the present invention, it is desirable to impart diffractive power to the liquid crystal film itself. This is because when the optical element of the present invention is used as a security element, it is not only possible to make it thinner, but also it is more excellent in the specialty of the element, so that forgery becomes difficult. Any method can be used as a method for imparting a diffraction function to the liquid crystal film itself. For example, a method of laminating a substrate having a diffraction pattern (hereinafter, referred to as an “emboss plate”) on a liquid crystal film using a press or a laminating machine and transferring the pattern to the liquid crystal film (hereinafter, “embossing”) is known. This is one example. The embossing plate is not particularly limited, and is made of metal, resin, or the like, and has a diffraction grating shape (diffraction pattern) on its surface, but any of them can be used. The embossing plate may be obtained by laminating an inorganic or organic thin film formed into a desired diffraction pattern on a film surface having self-supporting properties.

【0015】回折パターンの形状は、回折光が得られる
限り、任意の形状であって差し支えない。例えば、各種
の縞模様が採用可能である外、所望の任意の模様又はロ
ゴを回折パターンに採用することができる。エンボス加
工条件には、液晶フィルムの光学特性、具体的には、螺
旋配向構造に乱れや破壊が起こらない条件が選択され
る。ちなみに、エンボス加工温度は、液晶フィルムを形
成する液晶材料の熱的特性(ガラス転移温度や架橋度な
ど)、液晶フィルムの支持体、エンボス版の種類、ある
いは転写方法等により異なるため一概には規定できない
が、通常は室温〜200℃、好ましくは室温〜150℃
の範囲である。また、エンボス加工時間、通常0.01
秒以上、好ましくは0.05秒〜1分、さらに好ましく
は0.1秒〜15秒の範囲である。なお、エンボス加工
を行う際、液晶フィルム自身にある程度の流動性を有し
ていることが望ましい。この流動性は、液晶材料を構成
する液晶物質の種類等によって異なるため、定量的に記
述することは極めて困難であり、また単一の物理量で到
底規定できるものではない。このようなエンボス加工条
件を決定する際の一つの指標としてガラス転移温度(T
g)がある。一般にTgが存在する液晶物質に対して温
度を昇温させながら流動性を測定した場合、温度がTg
近辺に達すると、それまでガラス化されて極めて流動性
が乏しい状態から、徐々に流動性が増すことが知られて
いる。従って、Tgが存在する液晶物質を液晶材料とし
て用い、所望の螺旋配向構造を有する液晶フィルムを得
た場合には、そのTgを指標としてエンボス加工条件を
決定することが好ましい。なお、Tgが先に説明した温
度範囲から外れている場合には、エンボス加工が困難と
なる恐れがある。エンボス加工を行った後、当該加工に
用いたエンボス版は、液晶フィルムに張り付けたままで
も良いし、また液晶フィルムからエンボス版を除去して
もよい。またエンボス加工は、液晶フィルムの一方のフ
ィルム面、両方のフィルム面にそれぞれ施すこともでき
る。以上の方法で液晶フィルムにエンボス加工すること
によって、本発明の光学回折素子を得ることができる。
エンボス加工を施された液晶フィルムは、フィルム自身
に固有のスメクチック液晶相に由来するハーフピッチ反
射、ハーフピッチ反射に基づく円偏光選択特性並びにフ
ルピッチ反射という光学的特性に加えて、エンボス加工
による回折機能という光学特性効果を発現する。この液
晶フィルムは、そのままの状態で光学回折素子として使
用できるが、温度、湿度、溶剤などに対する信頼性、機
械的強度等を増大させるたい場合には、エンボス加工後
の液晶フィルム(液晶層)を、光照射や熱架橋などの手
法を用いて硬化させることもできる。例えば、前記した
液晶材料(B)を使用して液晶フィルムを製造した場合
には、そのスメクチック液晶相に螺旋配向状態が形成さ
れ時点で、液晶材料をある程度硬化させて螺旋配向状態
を固定化した後、エンボス加工を施し、しかる後、液晶
材料を本硬化させる手法が採用可能である。エンボス加
工後の液晶フィルム(液晶層)には、透明プラスチック
フィルム等の保護層やハードコート層等を表面保護、強
度増加、環境信頼性向上等の目的で必要に応じて設ける
ことができる。
The shape of the diffraction pattern may be any shape as long as diffracted light can be obtained. For example, various stripe patterns can be adopted, and any desired pattern or logo can be adopted for the diffraction pattern. The embossing conditions are selected so that the optical characteristics of the liquid crystal film, specifically, the conditions under which the helical alignment structure is not disturbed or destroyed. Incidentally, the embossing temperature varies depending on the thermal characteristics (glass transition temperature, degree of cross-linking, etc.) of the liquid crystal material forming the liquid crystal film, the support of the liquid crystal film, the type of embossing plate, the transfer method, etc., so it is generally specified. Although not possible, usually from room temperature to 200 ° C, preferably from room temperature to 150 ° C
Range. Also, the embossing time, usually 0.01
Seconds or more, preferably 0.05 seconds to 1 minute, more preferably 0.1 seconds to 15 seconds. When embossing is performed, it is desirable that the liquid crystal film itself has a certain degree of fluidity. Since this fluidity varies depending on the type of liquid crystal material constituting the liquid crystal material, it is extremely difficult to quantitatively describe the fluidity, and it cannot be defined by a single physical quantity. As one index for determining such embossing conditions, the glass transition temperature (T
g). In general, when the fluidity is measured while increasing the temperature of a liquid crystal material having Tg, the temperature is Tg.
It is known that when it reaches the vicinity, the fluidity gradually increases from a state of being vitrified and having extremely poor fluidity. Therefore, when a liquid crystal material having a desired helical alignment structure is obtained by using a liquid crystal material having Tg as a liquid crystal material, it is preferable to determine embossing conditions using the Tg as an index. If Tg is out of the above-described temperature range, embossing may be difficult. After the embossing is performed, the embossing plate used for the processing may be left attached to the liquid crystal film, or the embossing plate may be removed from the liquid crystal film. Embossing can also be applied to one film surface or both film surfaces of the liquid crystal film. The optical diffraction element of the present invention can be obtained by embossing a liquid crystal film by the above method.
The embossed liquid crystal film has half pitch reflection derived from the smectic liquid crystal phase unique to the film itself, circular polarization selection characteristics based on half pitch reflection, and optical characteristics such as full pitch reflection, and a diffraction function by embossing. The optical characteristic effect described above is exhibited. This liquid crystal film can be used as it is as an optical diffraction element, but if it is desired to increase the reliability against temperature, humidity, solvents, etc., mechanical strength, etc., the liquid crystal film (liquid crystal layer) after embossing is used. Curing can also be performed using a technique such as light irradiation or thermal crosslinking. For example, when a liquid crystal film is manufactured using the liquid crystal material (B) described above, when the helical alignment state is formed in the smectic liquid crystal phase, the liquid crystal material is cured to some extent to fix the helical alignment state. Thereafter, a method of performing embossing, and thereafter, fully curing the liquid crystal material can be adopted. The embossed liquid crystal film (liquid crystal layer) may be provided with a protective layer such as a transparent plastic film, a hard coat layer, and the like, as necessary, for the purpose of protecting the surface, increasing the strength, and improving environmental reliability.

【0016】螺旋配向構造を保持したスメクチック液晶
相のフィルムからなり、螺旋配向構造の螺旋軸がフィル
ムの略法線方向にある本発明の液晶フィルムは、上記し
た〜の光学的特徴に加えて、フィルム表面に施した
エンボス加工によって、入射光がその波長や回折格子
の形状に特有な角度で回折し、色の回折光を視認できる
という回折機能(光学的特徴)を兼備する。このことか
ら、上記の液晶フィルムはセキュリティ素子に非常に好
適といえる。本発明の液晶フィルムをセキュリティ素子
として偽造防止判定の被検知体として用いる場合、検知
方法としては上記の光学的特徴〜の1種又は2種以
上を判定基準として用いることができる。検知手段の実
際としては、例えば、及びに関しては、正面あるい
は斜め方向から検知用の光を入射し、透過光あるいは反
射光の特定波長での強度を測定する方法が挙げられる。
また、に関しては、検知した透過光あるいは反射光の
偏光状態をエリプソメトリーなどにより解析する方法
や、偏光板と1/4波長板を組み合わせた円偏光板の如
きフィルターを用いて、該フィルターを通過した光の強
度から検知する方法も採用することができる。この方法
は、例えば右向きの円偏光を反射する液晶フィルム(回
折素子)に対して、右向きの円偏光を透過する円偏光フ
ィルターと左向きの円偏光を透過する円偏光フィルター
を用意し、前者を通過した後は光の強度がほとんど落ち
ず、後者を通過した後には光がほとんど透過されないこ
とを確認する等、極めて簡易な方法で判別することがで
きる。さらにに関しては、ある波長の入射光に対して
回折光が現れる角度で回折光を検知する方法や、意匠性
を有した回折格子のパターンを付与したフィルムを用い
て目視による回折機能の確認を行う方法等で判別するこ
とができる。4つ光沢的特徴のうち、特にのフルピッ
チ反射に由来する反射光の存在は、スメクチック液晶を
用いた液晶フィルム以外では製造が極めて困難であり、
本発明が意図するところのセキュリティー用途としては
絶大な効力を発揮できるものである。すなわち、現在す
でに用いられているセキュリティ手法である、、
の光学的特徴に加え、本発明の液晶フィルム以外では到
底真似することの出来ないの光学的特徴を検知可能に
なることで、被検体の真贋を確認できる。本発明のセキ
ュリティ素子は、検知手法の発展により、さらに多くの
情報を引き出せる可能性を持っており、今後のセキュリ
ティ分野の発展に大きく貢献するものと言える。
The liquid crystal film of the present invention, which is composed of a film of a smectic liquid crystal phase retaining a helical alignment structure, and has a helical axis of the helical alignment structure substantially in the normal direction of the film, has the following optical characteristics in addition to By embossing the film surface, the incident light is diffracted at an angle specific to its wavelength and the shape of the diffraction grating, and also has a diffraction function (optical feature) that allows diffracted light of color to be visually recognized. From this, it can be said that the above liquid crystal film is very suitable for a security element. In the case where the liquid crystal film of the present invention is used as a security element as a detection target in a forgery prevention determination, one or two or more of the above-described optical characteristics can be used as determination criteria. Examples of the actual detection means include, for example, a method in which detection light is incident from the front or oblique direction, and the intensity of transmitted light or reflected light at a specific wavelength is measured.
In addition, regarding the transmitted light or reflected light, the polarization state of the detected transmitted light or reflected light is analyzed by ellipsometry or the like, or the light passes through the filter using a filter such as a circularly polarizing plate combining a polarizing plate and a quarter-wave plate. A method of detecting from the intensity of the emitted light can also be adopted. In this method, for example, for a liquid crystal film (diffraction element) that reflects right-handed circularly polarized light, a circularly-polarized filter that transmits right-handed circularly polarized light and a circularly-polarized light filter that transmits left-handed circularly polarized light are prepared. After that, the light intensity hardly decreases, and after passing through the latter, it can be determined by an extremely simple method, for example, by confirming that almost no light is transmitted. Regarding further, a method of detecting diffracted light at an angle at which diffracted light appears with respect to incident light of a certain wavelength, and confirming the diffraction function visually using a film provided with a diffraction grating pattern having designability It can be determined by a method or the like. Of the four glossy features, the presence of reflected light, especially due to full pitch reflection, is extremely difficult to manufacture except for liquid crystal films using smectic liquid crystals,
The present invention is intended to exert a tremendous effect as a security application intended. In other words, it is a security method that is already in use,
In addition to the optical characteristics described above, it is possible to detect optical characteristics that cannot be imitated at all except for the liquid crystal film of the present invention, whereby the authenticity of the subject can be confirmed. The security element of the present invention has a possibility of extracting more information by the development of the detection method, and can be said to greatly contribute to the future development of the security field.

【0017】[0017]

【実施例】以下実施例によりさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。なお実施例
において、固有粘度の測定、液晶相系列の決定、屈折率
の測定、膜厚測定、全光線透過率測定および1次回折光
の観察及び回折角の測定は、以下の方法に従って行っ
た。 (1)固有粘度の測定 ウベローデ型粘度計を用い、フェノール/テトラクロロ
エタン(60/40重量比)混合溶媒中、30℃で測定
した(0.5g/dL)。 (2)液晶相系列の決定 DSC(Perkin Elmer DSC−7)測定
および光学顕微鏡(オリンパス光学(株)製BH2偏光
顕微鏡)観察により決定した。 (3)屈折率の測定 アッベ屈折計(アタゴ(株)製Type−4)により屈
折率を測定した。 (4)膜厚測定 日本真空技術(株)製表面形状測定装置Dektak
3030ST型を用いた。また、干渉波測定(日本分光
(株)製 紫外・可視・近赤外分光光度計V−570)
と屈折率のデータから膜厚を求める方法も併用した。 (5)透過率測定 分光器(日本分光(株)製 紫外・可視・近赤外分光光
度計V−570)を用いて測定した。 (6)1次回折光の観察及び回折角の測定 He−Neレーザー光(波長λ=632.8nm)をサ
ンプルに垂直に照射して1次回折光を観察し,またその
回折角を求めた。実施例1 4,4’−ビフェニルジカルボン酸ジメチル 200m
mol,(S)−2−メチル−1,4−ブタンジオール
(enantiomeric excess,e.e.
=95.0%) 120mmol,1,6−ヘキサンジ
オール 80mmol,および触媒としてオルトチタン
酸テトラ−n−ブチルを用い,220℃で2時間,溶融
重合することにより液晶性ポリエステルを合成した(固
有粘度0.18dL/g)。この液晶性ポリエステルの
15wt%のテトラクロロエタン溶液を調製し,これを
良く洗浄した12.5cm角の青板ガラス基板上にバー
コーターにより塗布し、ホットプレート上60℃で2時
間乾燥することにより溶媒を除去した。この液晶層面
に、表面をシリコン処理したポリエチレンテレフタレー
ト(PET)フィルム(帝人製A−43)を、シリコン
処理面が液晶層に接するようにラミネートし、次いで該
積層体を恒温槽中180℃で10分間熱処理してスメク
チックA相で配向させた後、キラルスメクチックC相に
配向する温度である120℃まで4℃/分で降温し,恒
温槽から取り出して室温まで冷却し、液晶性ポリエステ
ルの配向をガラス状態として固定化した。ついで該積層
体からシリコン処理PETフィルムを剥離除去した。こ
うして得られたガラス基板上の液晶フィルムは,螺旋方
向がフィルム法線方位に存在する螺旋キラルスメクチッ
クC相でガラス固定化されており、均一な膜厚(2.1
μm)であった。偏光顕微鏡観察では、該液晶層はほぼ
均一なスメクチック螺旋構造をとっており,膜断面の電
子顕微鏡観察より,該液晶層は膜厚方向に積層された層
構造を有していることがわかった(サンプル1)。市販
のエンボス版フィルムJ52,989(エドモンド・サ
イエンティフィック・ジャパン社製)を、回折格子の格
子方位が長手になるような20cm x15cmの長方
形に切り出し、サンプル1の液晶面を覆うように、サン
プル1の液晶層側とエンボス版フィルムの回折格子面が
接するように重ね合わせ、一方の短辺をガラスに対して
セロテープで固定し、該短辺を先頭にして熱ラミネート
装置DX−350(東ラミ社製)に通した。熱ラミネー
トは、ラミネートロールの温度が75℃で行い、サンプ
ルの移動速度は毎秒25mmであった。熱ラミネート
後、サンプル1とエンボス版フィルムは一体となって密
着していた。該積層体を室温まで冷却し、該積層体から
フィルム長手方向に沿って静かにエンボス版フィルムを
剥離除去した。ガラス基板上に残された液晶層は再びス
メクチック液晶相で固定化されていた(サンプル2)。
サンプル2は正面から見ると目視でもホメオトロピック
螺旋配向の青色選択反射光を有しており、分光器V−5
00(日本分光製)のサンプルフォルダーにサンプル2
を正面(測定光線軸とサンプル2のフィルム法線が平
行)に設置して透過スペクトルを評価したところ、可視
光線領域の485nm近辺に選択反射に由来する透過光
の低下領域が見られ、460〜510nm付近だけ透過
率の低い「井戸型」のスペクトルが得られた。この選択
反射の円偏光選択性を調べるために、直線偏光板(サン
リッツ社製LLC2−5618)と略1/4波長板(波
長400〜550nmの帯域を測定する場合にはリター
デーション120nm、波長800〜1200nmの帯
域を測定する場合には250nmの一軸波長板)を45
度に貼合し、右円偏光を透過できるようにした右円偏光
板と、偏光板と略1/4波長板を逆45度に貼合した左
円偏光板とを作成し、サンプル2に右円偏光板を重ねて
透過率測定を行ったところ、円偏光板を用いないときと
同様の井戸型の選択反射領域が観測されたが、左円偏光
板を重ねて測定した場合には、透過率が大きく低下する
領域は観測されなかった。したがって、この選択反射光
は円偏光性を有するハーフピッチ反射であることがわか
り、またサンプル2の螺旋の向きは選択反射光の円偏光
性から右ねじれの螺旋であることが確認された。さら
に、サンプル2を分光器のサンプルホルダーに正面から
約30度傾けて設置し、同様の測定を行ったところ、右
円偏光板を重ねた場合には、465nm付近に透過光の
低下領域が観測され、さらに995nm付近にもうひと
つ透過光の低下領域が観測された。また、左円偏光板を
重ねた測定では、465nm付近にごく弱い透過光の低
下領域と、右円偏光板を重ねたときと同様に995nm
付近に透過光の低下領域が見られた。これらのことか
ら、465nm付近の透過率低下領域はハーフピッチ反
射に由来する円偏光選択反射がブルーシフトにより低波
長側にシフトしたものであり、975nmの透過光低下
領域はフルピッチ反射に由来する円偏光非選択的な反射
光のブルーシフトであると考えられる。また、サンプル
2はホメオトロピック螺旋構造に由来する選択反射とは
別に、エンボス版フィルムの長手方向が接した方向を1
2時方位に見たときに3時、9時の方位から斜めに見た
場合に、回折格子に特徴的な虹色の光が観察された。サ
ンプル2のガラス基板側からフィルム面に垂直にHe/
Neレーザーのコリメート光を入射したところ、フィル
ム短辺方位に回折光が観測され、一次回折光の回折角
(フィルム法線に対する回折光の角度)は23度であっ
た。実施例2
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
The present invention is not limited to these. In the examples, the measurement of the intrinsic viscosity, the determination of the liquid crystal phase series, the measurement of the refractive index, the measurement of the film thickness, the measurement of the total light transmittance, the observation of the first-order diffracted light, and the measurement of the diffraction angle were performed according to the following methods. (1) Measurement of Intrinsic Viscosity Using an Ubbelohde viscometer, it was measured in a phenol / tetrachloroethane (60/40 weight ratio) mixed solvent at 30 ° C. (0.5 g / dL). (2) Determination of liquid crystal phase series Determined by DSC (Perkin Elmer DSC-7) measurement and observation with an optical microscope (BH2 polarizing microscope manufactured by Olympus Optical Co., Ltd.). (3) Measurement of Refractive Index The refractive index was measured using an Abbe refractometer (Type-4, manufactured by Atago Co., Ltd.). (4) Film thickness measurement Dektak, a surface profile measuring device manufactured by Japan Vacuum Engineering Co., Ltd.
Model 3030ST was used. Also, interference wave measurement (UV-visible / near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation)
And a method of obtaining the film thickness from the data of the refractive index was also used. (5) Measurement of transmittance The transmittance was measured using a spectrometer (UV-visible / near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation). (6) Observation of first-order diffracted light and measurement of diffraction angle He-Ne laser light (wavelength λ = 632.8 nm) was irradiated perpendicularly to the sample, the first-order diffracted light was observed, and the diffraction angle was determined. Example 1 Dimethyl 4,4'-biphenyldicarboxylate 200 m
mol, (S) -2-methyl-1,4-butanediol (enantiomeric excess, ee).
= 95.0%) A liquid crystalline polyester was synthesized by melt polymerization at 220 ° C for 2 hours using 120 mmol, 80 mmol of 1,6-hexanediol, and tetra-n-butyl orthotitanate as a catalyst (intrinsic viscosity). 0.18 dL / g). A 15 wt% tetrachloroethane solution of this liquid crystalline polyester was prepared, applied to a well-washed 12.5 cm square blue plate glass substrate with a bar coater, and dried on a hot plate at 60 ° C. for 2 hours to remove the solvent. Removed. On this liquid crystal layer surface, a polyethylene terephthalate (PET) film whose surface was silicon-treated (A-43 manufactured by Teijin) was laminated so that the silicon-treated surface was in contact with the liquid crystal layer. After heat-treating for a minute to orient in the smectic A phase, the temperature is lowered at a rate of 4 ° C./min to 120 ° C., which is the temperature at which the liquid crystal polyester is oriented to the chiral smectic C phase, taken out of the thermostat and cooled to room temperature. The glass was immobilized. Next, the siliconized PET film was peeled off from the laminate. The thus obtained liquid crystal film on the glass substrate is glass-fixed with a spiral chiral smectic C phase in which the spiral direction is in the normal direction of the film, and has a uniform film thickness (2.1
μm). Observation with a polarizing microscope revealed that the liquid crystal layer had a substantially uniform smectic spiral structure, and electron microscopic observation of the film cross section revealed that the liquid crystal layer had a layer structure laminated in the film thickness direction. (Sample 1). A commercially available embossed film J52,989 (manufactured by Edmund Scientific Japan) is cut out into a rectangle of 20 cm x 15 cm such that the grating direction of the diffraction grating is long, and the sample is covered so as to cover the liquid crystal surface of sample 1. 1 and the diffraction grating surface of the embossed plate film are in contact with each other, and one short side is fixed to the glass with cellophane tape. (Made by the company). The heat lamination was performed at a temperature of the laminating roll of 75 ° C., and the moving speed of the sample was 25 mm / sec. After the heat lamination, Sample 1 and the embossed plate film were integrally adhered. The laminate was cooled to room temperature, and the embossed plate film was gently peeled off from the laminate along the longitudinal direction of the film. The liquid crystal layer left on the glass substrate was again fixed in the smectic liquid crystal phase (Sample 2).
Sample 2 has a blue selective reflection light in a homeotropic helical orientation visually when viewed from the front, and the spectrometer V-5
Sample 2 in the sample folder of 00 (manufactured by JASCO)
Was set in front (the measurement light axis and the film normal of sample 2 were parallel) and the transmission spectrum was evaluated. As a result, a reduced area of transmitted light due to selective reflection was observed in the vicinity of 485 nm of the visible light region, and 460 to 460 nm. A "well-type" spectrum having a low transmittance only at around 510 nm was obtained. In order to examine the circular polarization selectivity of this selective reflection, a linear polarizing plate (LLC-5618 manufactured by Sanritz Co.) and a substantially 波長 wavelength plate (a retardation of 120 nm and a wavelength of 800 when measuring a wavelength band of 400 to 550 nm) are used. When measuring a band of ~ 1200 nm, a 250 nm uniaxial wave plate) is set to 45
A right circularly polarizing plate which is bonded at a right angle to allow right circularly polarized light to pass therethrough, and a left circularly polarizing plate obtained by bonding a polarizing plate and an approximately 波長 wavelength plate to each other at 45 ° are prepared. When the transmittance measurement was performed with the right circularly polarizing plate overlaid, a well-type selective reflection region similar to that when the circularly polarizing plate was not used was observed. No region where the transmittance was significantly reduced was observed. Therefore, it was confirmed that the selectively reflected light was half-pitch reflection having circular polarization, and the spiral direction of sample 2 was confirmed to be a right-handed spiral from the circular polarization of the selectively reflected light. Furthermore, sample 2 was placed on the sample holder of the spectrometer at an angle of about 30 degrees from the front, and the same measurement was performed. When the right circularly polarizing plate was superimposed, a reduced area of transmitted light was observed at around 465 nm. Further, another reduced region of transmitted light was observed around 995 nm. In the measurement with the left circularly polarizing plate superimposed, a very weak transmitted light reduction region around 465 nm and 995 nm as in the case with the right circularly polarizing plate superimposed.
A reduced area of transmitted light was observed in the vicinity. From these facts, the transmittance reduction region around 465 nm is a region in which the circularly polarized light selective reflection derived from half pitch reflection is shifted to the lower wavelength side by blue shift, and the 975 nm transmission light reduction region is a circle derived from full pitch reflection. It is considered to be a polarization-nonselective blue shift of the reflected light. In addition, in the sample 2, apart from the selective reflection derived from the homeotropic helical structure, the direction in which the longitudinal direction of the embossed film was in contact was 1
When viewed obliquely from the 3 o'clock and 9 o'clock directions when viewed in the 2 o'clock direction, iridescent light characteristic of the diffraction grating was observed. From the glass substrate side of sample 2, He /
When collimated light from a Ne laser was incident, diffracted light was observed in the short side direction of the film, and the diffraction angle of the first-order diffracted light (the angle of the diffracted light with respect to the film normal) was 23 degrees. Example 2

【化1】 上記の化学式(1)で示される2官能性低分子液晶と、
化学式(2)で示される単官能性キラル液晶と、化学式
(3)で示されるラセミ体の単官能性液晶とを、3:8
0:17(重量比)の割合で混合した混合物を15重量
%、光重合開始剤としてイルガキュアー907(商品
名:チバ・スペシャリティーケミカルズ製)を0.2重
量%、増感剤としてカヤキュアーDETX(商品名,日
本化薬製)を0.02重量%及び界面活性剤としてメガ
ファックF−144D(商品名,大日本インキ製)を
0.05重量%含むγ−ブチロラクトン溶液を調製し
た。当該溶液を市販のハードコート層付きトリアセチル
セルロースフィルム(コニカ社製KC80−HC)基板
上にスピンコート法により塗布し、60℃で溶媒を除去
した。次いで恒温槽中で100℃で3分間熱処理し、ス
メクチックA相で配向させた後、キラルスメクチックC
相に配向する温度である60℃まで5℃/分で降温し、
さらに60℃で3分熱処理した。その際窒素置換を行っ
て酸素濃度を3%以下にした。その後、60℃のまま1
20W/cmの高圧水銀灯を有する紫外線照射装置を用
いて200mJ/cm2の照射エネルギーで光重合させ
ることにより、当該液晶材料の配向を固定化した。こう
して得られたトリアセチルセルロースフィルム基板上の
フィルムは、ホメオトロピック螺旋構造を有するキラル
スメクチックC相で固定化されており、均一な膜厚
(2.2μm)であった(サンプル3)。サンプル3に
対して、実施例1と同様にエンボス版フィルム55℃に
てをラミネートすることによって回折格子を形成した。
その後、エンボス版フィルムが積層された状態で、さら
に800mJの光照射を行って、液晶層を完全に硬化さ
せた。該フィルム積層体からエンボス版フィルムを除去
することによりサンプル4を得た。サンプル4について
実施例1と同様の光学測定を行ったところ、正面からの
角度で中心波長505nm、右円偏光選択性のハーフピ
ッチ反射が観測され、ななめ30度の角度からでは波長
480nm、擬右円偏光選択性のハーフピッチ反射のブ
ルーシフト、波長995nm、非円偏光選択性のフルピ
ッチ反射のブルーシフトが観測された。また、サンプル
4もサンプル2と同様な回折格子による虹色の回折光が
観測された。実施例3 図1及び図2に示す光学系を用いて、実施例2で作成し
たサンプル4の評価を行った。観測光源1としては、市
販のタングステン−沃素ランプRJ−2012(日本分
光社製)にモノクロメーターを組み合わせて波長を可変
出来るようにしたコリメート光源を用い、光源からの測
定光とサンプル面で反射される観測光を分離するための
ハーフミラー、偏光板と略1/4波長板(それぞれ実施
例1で用いたもの)の積層体からなる円偏光板を介して
サンプル2に光が照射され、サンプル4面で反射された
光は再び円偏光板を通ってハーフミラーにて反射され、
観測光1として取り出される。観測光はフォトダイオー
ドにより電気信号に変換され、フィルムを設置しない場
合の暗状態を基準として光が検知された場合に「o
n」、暗状態と変化がない場合に「off」の2値で観
測光の有無を判別するものとする。円偏光板に含まれる
偏光板の軸配置は図2に示すとおりであり、また略1/
4波長板は図2に示した2つの配置を切り替えて用いる
こととし、それぞれ図の通り偏光板透過軸と1/4波長
板の遅相軸との相対的な関係において右円偏光を透過す
る「右円偏光板」、左円偏光を透過する「左円偏光板」
の2状態のいずれかで用いる。測定光源2としては、測
定光源1と同じくタングステン−沃素ランプ/モノクロ
メーターを組み合わせた光源を用い、サンプル2面に対
して仰角φ=59度の角度から照射され、同じくφ=5
9度の角度から、前記「on」「off」の2値で反射
光の有無を判別する。各測定条件と観測光の判別結果を
表1に示す。
Embedded image A bifunctional low-molecular liquid crystal represented by the above chemical formula (1),
The monofunctional chiral liquid crystal represented by the chemical formula (2) and the racemic monofunctional liquid crystal represented by the chemical formula (3) were mixed in a ratio of 3: 8
15% by weight of a mixture mixed at a ratio of 0:17 (weight ratio), 0.2% by weight of Irgacure 907 (trade name, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) as a photopolymerization initiator, and Kayacure DETX as a sensitizer A γ-butyrolactone solution containing 0.02% by weight (trade name, manufactured by Nippon Kayaku) and 0.05% by weight of Megafac F-144D (trade name, manufactured by Dainippon Ink) as a surfactant was prepared. The solution was applied onto a commercially available triacetyl cellulose film-coated triacetyl cellulose film (KC80-HC manufactured by Konica) substrate by a spin coating method, and the solvent was removed at 60 ° C. Then, heat treatment was performed at 100 ° C. for 3 minutes in a thermostatic oven, and after orientation in the smectic A phase, chiral smectic C was obtained.
The temperature is lowered at a rate of 5 ° C./min to 60 ° C., which is a temperature at which the phase is oriented,
Further, heat treatment was performed at 60 ° C. for 3 minutes. At that time, nitrogen substitution was performed to reduce the oxygen concentration to 3% or less. After that, leave it at 60 ° C for 1
The alignment of the liquid crystal material was fixed by photopolymerization using an ultraviolet irradiation device having a high-pressure mercury lamp of 20 W / cm and irradiation energy of 200 mJ / cm 2. The film on the triacetylcellulose film substrate thus obtained was fixed with a chiral smectic C phase having a homeotropic helical structure, and had a uniform film thickness (2.2 μm) (Sample 3). A diffraction grating was formed on Sample 3 by laminating an embossed plate film at 55 ° C. in the same manner as in Example 1.
Thereafter, with the embossed plate film laminated, light irradiation of 800 mJ was further performed to completely cure the liquid crystal layer. Sample 4 was obtained by removing the embossed plate film from the film laminate. When the same optical measurement as in Example 1 was performed on Sample 4, a center wavelength of 505 nm and right-circular polarization selective half-pitch reflection were observed at an angle from the front, and a wavelength of 480 nm and a pseudo-right circle were observed at an angle of 30 degrees. A blue shift of half pitch reflection with polarization selectivity and a blue shift of full pitch reflection with non-circular polarization selectivity at a wavelength of 995 nm were observed. In sample 4, iridescent light diffracted by the same diffraction grating as in sample 2 was observed. Example 3 The sample 4 prepared in Example 2 was evaluated using the optical system shown in FIGS. As the observation light source 1, a commercially available tungsten-iodine lamp RJ-2012 (manufactured by JASCO Corporation) is used, and a monochromator is used to change the wavelength. A collimated light source is used, and the measurement light from the light source is reflected by the sample surface. The sample 2 is irradiated with light through a half-mirror for separating the observation light, a circular polarizing plate composed of a laminate of a polarizing plate and a substantially quarter-wave plate (each used in Example 1), The light reflected on the four surfaces again passes through the circularly polarizing plate and is reflected on the half mirror,
It is extracted as observation light 1. The observation light is converted into an electric signal by a photodiode, and when light is detected based on a dark state where no film is installed, “o” is detected.
If there is no change from the dark state to the dark state, the presence or absence of the observation light is determined based on the binary value of “off”. The axial arrangement of the polarizing plate included in the circular polarizing plate is as shown in FIG.
The four-wavelength plate switches between the two arrangements shown in FIG. 2 and transmits right-handed circularly polarized light in a relative relationship between the transmission axis of the polarizing plate and the slow axis of the quarter-wave plate as shown in the figure. "Right circularly polarizing plate", "Left circularly polarizing plate" that transmits left circularly polarized light
Used in one of the two states. As the measurement light source 2, a light source combining a tungsten-iodine lamp / monochrome meter is used similarly to the measurement light source 1, and is irradiated from the angle of elevation φ = 59 degrees to the surface of the sample 2, and φ = 5
From the angle of 9 degrees, the presence or absence of reflected light is determined by the above-mentioned "on" and "off". Table 1 shows the measurement conditions and the results of discriminating the observation light.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】表1に示す結果から、測定光1の特定波
長、特定円偏光において観測光が検知され、サンプル4
はホメオトロピック螺旋構造を有するスメクチック液晶
フィルムであることが確認された。比較例1 実施例1、2において回折格子作成に用いたエンボス版
フィルムをサンプル4の代わりに用いる以外は実施例3
と全く同様の操作を行った。各測定条件と観測光の判別
結果を表2に示す。
From the results shown in Table 1, the observation light was detected at the specific wavelength and the specific circularly polarized light of the measurement light 1, and the sample 4
Was confirmed to be a smectic liquid crystal film having a homeotropic helical structure. Comparative Example 1 Example 3 was the same as in Examples 1 and 2, except that the embossed plate film used for forming the diffraction grating was used instead of Sample 4.
The same operation as described above was performed. Table 2 shows the measurement conditions and the results of discriminating the observation light.

【0020】[0020]

【表2】 [Table 2]

【0021】エンボス版フィルムは目視ではサンプル4
と同様の虹色の回折光を有しているが、実施例3の測定
結果と本比較例の結果は異なり、スメクチック液晶フィ
ルムとは別種のフィルムであることが確認された。実施例4 図3に示す光学系を用いて、実施例2で作成したサンプ
ル4の評価を行った。観測光源1、2としては、実施例
3と同様にタングステン−沃素ランプにモノクロメータ
ーを組み合わせて波長を可変出来るようにしたコリメー
ト光源を用い、実施例3と同様の光学系を経て、「o
n」/「off」の2値で観測光の有無を判別するもの
とする。実施例3においても仰角φ=59度である。さ
らに、測定光源3としてHe/Neレーザー(波長63
3nm)をフィルム面の下側から垂直に入射し、図の手
前側仰角ψの位置で、同じく回折光の有無を「on」/
「off」の2値で判別するものとする。各測定条件と
観測光の判別結果を表3に示す。
The embossed plate film was visually observed as sample 4.
However, the measurement result of Example 3 and the result of this comparative example were different, and it was confirmed that the film was a different kind of film from the smectic liquid crystal film. Example 4 The sample 4 prepared in Example 2 was evaluated using the optical system shown in FIG. As the observation light sources 1 and 2, as in the third embodiment, a collimated light source having a wavelength variable by combining a tungsten-iodine lamp with a monochromator was used.
It is assumed that the presence or absence of observation light is determined based on binary values of “n” / “off”. Also in the third embodiment, the elevation angle φ is 59 degrees. Further, a He / Ne laser (wavelength 63) is used as the measurement light source 3.
3 nm) is vertically incident from the lower side of the film surface, and at the position of the elevation angle ψ on the front side in the figure, the presence or absence of the diffracted light is similarly determined as “on” /
The determination is made based on the binary value “off”. Table 3 shows each measurement condition and the result of discriminating the observation light.

【0022】[0022]

【表3】 [Table 3]

【0023】比較例2 実施例1、2において回折格子作成に用いたエンボス版
フィルムをサンプル4の代わりに用いる以外は実施例4
と全く同様の操作を行った。各測定条件と観測光の判別
結果を表4に示す。
Comparative Example 2 Example 4 was repeated except that the embossed plate film used for forming the diffraction grating in Example 1 and 2 was used instead of Sample 4.
The same operation as described above was performed. Table 4 shows the measurement conditions and the results of discriminating the observation light.

【0024】[0024]

【表4】 [Table 4]

【0025】実施例4の測定結果と本比較例の結果は異
なり、エンボス版フィルムがスメクチック液晶フィルム
とは別種のフィルムであることが確認された。
The measurement results of Example 4 were different from the results of this comparative example, and it was confirmed that the embossed plate film was a different type of film from the smectic liquid crystal film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例2で作成したサンプルを実施例3で評価
する際に採用した光学系の概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical system adopted when a sample created in Example 2 is evaluated in Example 3.

【図2】実施例2で作成したサンプルの軸配置を示す説
明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the axial arrangement of a sample created in Example 2.

【図3】実施例2で作成したサンプルを実施例4で評価
する際に採用した光学系の概略図。
FIG. 3 is a schematic diagram of an optical system adopted when a sample created in Example 2 is evaluated in Example 4.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊岡 武裕 神奈川県横浜市中区千鳥町8番地 日石三 菱株式会社中央技術研究所 Fターム(参考) 2H049 AA03 AA31 AA37 AA40 AA43 AA55 AA65 BA05 BA07 BA43 BB03 BC23  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takehiro Toyooka 8 Chidori-cho, Naka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nishiishi Central Research Laboratory Co., Ltd. F-term (reference) 2H049 AA03 AA31 AA37 AA40 AA43 AA55 AA65 BA05 BA07 BA43 BB03 BC23

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 螺旋配向構造を保持したスメクチック液
晶相のフィルムからなり、前記螺旋配向の螺旋軸方位が
フィルムの略法線方向にある液晶フィルムを備えた光学
素子。
1. An optical element comprising a liquid crystal film made of a film of a smectic liquid crystal phase having a helical alignment structure, wherein the helical axis direction of the helical alignment is substantially normal to the film.
【請求項2】 液晶フィルム自身が回折機能を有する請
求項1記載の光学素子。
2. The optical element according to claim 1, wherein the liquid crystal film itself has a diffraction function.
【請求項3】 液晶フィルムの片面又は両面に、凹凸形
状に由来する回折機能を付与した請求項1又は2記載の
光学素子。
3. The optical element according to claim 1, wherein one or both sides of the liquid crystal film are provided with a diffraction function derived from an uneven shape.
【請求項4】 液晶フィルムが保持するスメクチック液
晶相が、キラルスメクチックC相である請求項1〜3の
いずれか1項記載の光学素子。
4. The optical element according to claim 1, wherein the smectic liquid crystal phase held by the liquid crystal film is a chiral smectic C phase.
【請求項5】 請求項1〜4記載の光学素子を備えたセ
キュリティ素子。
5. A security element comprising the optical element according to claim 1.
【請求項6】 請求項5記載のセキュリティ素子と、当
該素子を光学的に認識する読取装置とから構成されるセ
キュリティシステムであって、セキュリティ素子のスメ
クチック螺旋ピッチに由来する選択反射と、スメクチッ
ク螺旋ピッチの1/2に由来する選択反射の一方又は両
方の選択反射と、回折機能に由来する回折光を光学的に
認識して、セキュリティ素子の真偽を判別するセキュリ
ティシステム。
6. A security system comprising the security element according to claim 5 and a reader for optically recognizing the element, wherein the security element has a selective reflection derived from a smectic spiral pitch and a smectic spiral. A security system that optically recognizes one or both of the selective reflections derived from a half of the pitch and the diffracted light derived from the diffraction function to determine whether the security element is authentic.
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