JP6132678B2 - 偏光フィルターおよびその応用 - Google Patents

Description

本発明は、偏光フィルターに関する。また、本発明は、光源、センサー、またはセンサーシステム等への偏光フィルターの応用に関する。

偏光を利用したセンサーシステムが従来から知られている。例えば、特許文献１では、シリコン基板に第一の直線偏光フィルターを介した偏光赤外光を照射し、シリコン基板からの反射光もしくは透過光を第二の直線偏光フィルターを介して受光するシステムで、シリコン基板のクラックを検出している。この技術は、すなわち、クラックが存在しない箇所の反射光もしくは透過光は直線偏光であり第二の直線偏光フィルターを介すると特定の条件を満たすとき以外は感知できる光量が減少するが、クラックでの反射光もしくは透過光においては乱反射によって第二の直線偏光フィルターを介しても感知できる光が生じることを利用したものである。特許文献２では、赤外光を利用してヒトの手や物体を検知する自動水栓装置において、投光する赤外光の直線偏光成分を透過する第一の偏光手段と、受光する赤外光の直線偏光成分を透過させる第二の偏光手段を用いて誤検知を防止した装置が開示されている。
特許文献３では、特許文献１の技術において円偏光を利用した技術が開示されている。円偏光の利用によって、第二の直線偏光フィルターの偏光方向の調整の必要性が排除されている。

特開２００８−５８２７０号公報 特開２００３−９６８５０号公報 特開２０１３−３６８８８号公報

本発明は、偏光を利用するセンサーシステムの感度を上げることができる偏光フィルターの提供、および偏光を利用するセンサーシステムであって、高感度で費用効率のよいシステムの提供を課題とする。

本発明者らは、上記課題の解決のため、円偏光を利用したセンサーシステムのための円偏光フィルターとしてコレステリック液晶相を固定した層の利用を試みた。コレステリック液晶を固定した層は、例えば直線偏光膜と位相差フィルムとを含む円偏光フィルターと比較して、安価に耐久性の高いフィルターを幅広い波長域で得ることが可能であると考えたためである。その過程で、コレステリック液晶層を含むフィルターを介すると、理論的に予想される十分な円偏光度の光が得られないという問題に直面した。本発明者らは、こ の問題の解決のために鋭意検討を重ね、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は下記の［１］〜［１２］を提供するものである。

［１］コレステリック液晶相を固定した層からなる円偏光分離層を含む偏光フィルターであって、
前記円偏光分離層は特定の波長域において右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に透過させる層であり、
前記円偏光分離層の一方の面側に、前記の特定の波長域の光に対するλ／４位相差層を有し、
前記λ／４位相差層は遅相軸方向が互いに直交する第１位相差領域および第２位相差領域を含む、偏光フィルター。
［２］前記λ／４位相差層が、前記円偏光分離層と直接接しているか、または前記円偏光分離層と接着層を介して直接接着されている［１］に記載の偏光フィルター。
［３］前記の特定の波長域が波長８００nm〜１５００ｎｍの範囲の少なくとも５０ｎｍ以上の波長域である［１］または［２］に記載の偏光フィルター。
［４］前記の特定の波長域以外の波長域の少なくとも一部において光を遮断する光遮断層を含む［１］〜［３］のいずれか一項に記載の偏光フィルター。
［５］波長３８０〜７８０ｎｍの５０ｎｍ幅以上の波長域において光を遮断する光遮断層を含む［３］に記載の偏光フィルター。

［６］前記λ／４位相差層が円盤状液晶化合物を含む液晶組成物から形成される層である［１］〜［５］のいずれか一項に記載の偏光フィルター。
［７］前記λ／４位相差層において前記の第１位相差領域および第２位相差領域がストライプ状に配されている［１］〜［６］のいずれか一項に記載の偏光フィルター。
［８］［１］〜［７］のいずれか一項に記載の偏光フィルターと前記の特定の波長域内の波長の光を発光する光源と前記の特定の波長域内の波長の光を感知できる受光素子とを含むセンサーシステム。
［９］前記光源、前記円偏光分離層、および前記λ／４位相差層がこの順で配置され、かつ
前記受光素子、前記円偏光分離層、および前記λ／４位相差層がこの順で配置されている［８］に記載のセンサーシステム。
［１０］前記の第１位相差領域が前記光源の光路中心にあり、前記の第２位相差領域が前記受光素子が受光する光の光路中心にある［８］または［９］に記載のセンサーシステム。
［１１］第１位相差領域および第２位相差領域がそれぞれ、遅相軸方向が均一の連続的な領域である［１０］に記載のセンサーシステム。
［１２］前記光源と前記円偏光分離層との間、かつ前記受光素子と前記円偏光分離層との間に光遮断層を含む［８］〜［１１］のいずれか一項に記載のセンサーシステム。

本発明により、費用効率のよいセンサーシステムが提供される。本発明のセンサーシス テムにより、フィルターの偏光方向の位置合わせの必要性を排除することができる。本発明の偏光フィルターは、耐久性が高く、例えば赤外領域の光による照射を常時受ける赤外線センサーを含むシステムでの利用に耐えることができる。

本発明の偏光フィルターのセンサーシステムとしての使用例を示す図である。 実施例で用いた、フィルター、光源、受光素子、鏡の配置を模式的に示す図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書において「〜」とはそ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意味で使用される。

本明細書において、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。屈折率の測定波長は、特別な記述がない限り、可視光域（λ＝５５０ｎｍ）での値である。
本明細書において、円偏光につき「選択的」というときは、照射される光の右円偏光成分または左円偏光成分のいずれかの光量が、他方の円偏光成分よりも多いことを意味する。具体的には「選択的」というとき、光の円偏光度は、０．３以上であることが好ましく、０．６以上がより好ましく、０．８以上がさらに好ましい。実質的に１．０であることがさらに好ましい。 ここで、円偏光度とは、光の右円偏光成分の強度をＩ_R、左円偏光成分の強度をＩ_Lとしたとき、｜Ｉ_R−Ｉ_L｜／（Ｉ_R＋Ｉ_L）で表される値である。光の円偏光成分の比を表すため、本明細書においては、円偏光度を用いることがある。

本明細書において、円偏光につき「センス」というときは、右円偏光であるか、または左円偏光であるかを意味する。円偏光のセンスは、光が手前に向かって進んでくるように眺めた場合に電場ベクトルの先端が時間の増加に従って時計回りに回る場合が右円偏光であり、反時計回りに回る場合が左円偏光であるとして定義される。

本明細書においては、コレステリック液晶の螺旋の捩れ方向について「センス」との用語を用いることもある。コレステリック液晶による選択反射は、コレステリック液晶の螺旋の捩れ方向（センス）が右の場合は右円偏光を反射し、左円偏光を透過し、センスが左の場合は左円偏光を反射し、右円偏光を透過する。

本明細書において、光透過率の算出に関連して必要である光強度の測定は、例えば通常の紫外、可視、または近赤外スペクトルメータを用いて、リファレンスを空気として、測定したものであればよい。

なお、光の各波長の偏光状態は、円偏光板を装着した分光放射輝度計またはスペクトルメータを用いて測定することができる。この場合、右円偏光板を通して測定した光の強度がＩ_R、左円偏光板を通して測定した光の強度がＩ_Lに相当する。また、白熱電球、水銀灯、蛍光灯、ＬＥＤ等の通常光源は、ほぼ自然光を発しているが、これらに装着された偏光フィルターまたは円偏光分離層の偏光を作り出す特性は、例えば、ＡＸＯＭＥＴＲＩＣＳ社製の偏光位相差解析装置ＡｘｏＳｃａｎなどを用いて測定することができる。
また、照度計や光スペクトルメータに、偏光フィルターを取り付けても測定することができる。右円偏光透過板をつけ、右円偏光量を測定、左円偏光透過板をつけ、左円偏光量を測定することにより、比率を測定できる。

（偏光フィルター）
本発明の偏光フィルターは円偏光分離層およびλ／４位相差層を含む。偏光フィルターは、円偏光分離層の一方の面側にλ／４位相差層を有していればよい。本発明の偏光フィルターは必要に応じて、他の層または他の構成部材を含んでいてもよい。

（偏光フィルターの光学的性質）
偏光フィルターは特定の波長域の自然光（非偏光）を片側面から入射したときに、他方において、直線偏光が得られるフィルターである。本発明の偏光フィルターにより直線偏光が得られる光の波長域（以下「制御波長域」ということがある。）は特に限定されず、例えば、赤外線の波長域内であっても、可視光線の波長域内であっても、紫外線の波長域内であってもよく、赤外線および可視光線の波長域、可視光線および紫外線の波長域、または赤外線、可視光線および紫外線の波長域にまたがる波長域であってもよい。特に近赤外の波長域にあることが好ましい。

赤外線（赤外光）は可視光線より長く電波より短い波長域電磁波である。近赤外光とは一般的に７００ｎｍ〜２５００ｎｍの波長域の電磁波である。可視光線は電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の光であり、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域の光を示す。紫外線は可視光線より短くＸ線より長い波長域電磁波である。紫外線は可視光線およびＸ線と区別される波長領域の光であればよく、例えば波長１０−４２０ｎｍの範囲の光である。
制御波長域は、偏光フィルターの用途に応じて、適宜選択すればよい。例えば、センサーシステム用途では、赤外線カメラ、赤外線光電センサー、または赤外線通信などで用いられている近赤外光の波長域に対応する波長域であればよい。

制御波長域の幅は、特に限定されない。例えば、赤外線、可視光線および紫外線の波長域のいずれか1つ以上の全てを含む幅であってもよく、１ｎｍ、１０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、または２００ｎｍなどの波長幅であってもよい。幅は、５０ｎｍ幅程度以上あることが好ましい。

偏光フィルターは上記の制御波長域において、光の透過率が、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４２％以上、４４％以上、４５％以上、４６％以上、４７％以上、４８％以上、４９％以上、好ましくは実質的に５０％であればよい。

制御波長域以外の波長域の光に対する偏光フィルターの光学特性は、偏光フィルター中に存在する層（例えばλ／４位相差層）により限定される以外は、特に限定されず、用途に応じて、好ましい特性が付与されていればよい。例えば、偏光フィルターをセンサーシステムに使用する場合においては、制御波長域以外の波長域の少なくとも一部において低い光透過率を有していることが好ましい場合がある。受光素子に到達するセンシングに不必要な光（センシングに障害になる光）を大幅に減らすことができ、Ｓ／Ｎ比を高め、受光素子が検出する最低の光強度を下げることができるからである。このとき、特にセンシングに不必要な光の波長域において、平均光透過率が５０％以下、４０％以下、３０％以下、２０％以下、１０％以下、または５％以下等であればよい。
偏光フィルターは、法線方向および 偏光フィルターの厚み方向を斜めに経由する方向において、屈折率の変化が小さく、光の進行方向が変化しないことが好ましい。
以下、偏光フィルターを構成する各層について説明する。

（円偏光分離層）
円偏光分離層は、特定の波長域において右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に透過させる機能を有する。円偏光分離層は、また、片側面から入射した特定の波長域の光（自然光、非偏光）を右円偏光および左円偏光に分離し、いずれか一方を選択的に他側面側に透過させることができる。

円偏光分離層が右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に透過させる特定の波長域、およびその幅は上記偏光フィルターにおいて制御波長域として説明したものと同様であればよい。円偏光分離層が右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に透過させる波長域は、偏光フィルターの使用形態に合わせて、必要な光の波長域を含んでいればよい。
円偏光分離層は、右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に透過させる波長域以外の光については、透過させていても、反射していても、吸収していてもよい。
円偏光分離層としては、コレステリック液晶相を固定した層を用いればよい。

（コレステリック液晶相を固定した層）
コレステリック液晶相は、右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に反射させるとともに他方の円偏光を透過する円偏光選択反射を示すことが知られている。コレステリック液晶層は、通常、いずれの面から入射した光に対しても右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に透過させ、かついずれの面から入射した光であっても右円偏光および左円偏光に分離していずれか一方を選択的に他側面側に透過させることができる。
円偏光選択反射性を示すフィルムとして、重合性液晶化合物を含む組成物から形成されたフィルムは従来から数多く知られており、コレステリック液晶相を固定した層については、それらの従来技術を参照することができる。

コレステリック液晶相を固定した層とは、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層であればよく、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、また外場や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層であればよい。なお、コレステリック液晶相を固定した層においては、コレステリック液晶相の光学的性質が層中において保持されていれば十分であり、該層中の液晶性化合物はもはや液晶性を示していなくてもよい。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、もはや液晶性を失っていてもよい。
本明細書において前記コレステリック液晶相を固定した層をコレステリック液晶層または液晶層ということがある。

前記コレステリック液晶相を固定した層は、コレステリック液晶の螺旋構造に由来した円偏光反射を示す。その反射の中心波長λは、コレステリック相における螺旋構造のピッチ長Ｐ（＝螺旋の周期）に依存し、コレステリック液晶層の平均屈折率ｎとλ＝ｎ×Ｐの関係に従う。そのため、この螺旋構造のピッチ長を調節することによって、円偏光反射を示す波長を調整できる。すなわち、ｎ値とＰ値を調節して、例えば、近赤外光波長域の少なくとも一部において右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に透過(反射)するようにするために、中心波長λが７８０ｎｍ〜１５００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長域となるようにすることができ、可視光波長域の少なくとも一部において右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に透過(反射)するようにするために、中心波長λが３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域となるようにすることができ、紫外光波長域の少なくとも一部において右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に透過(反射)するようにするために、中心波長λが１０〜４２０ｎｍ、好ましくは２００〜４１０ｎｍの波長域となるようにすることができる。コレステリック液晶相のピッチ長は重合性液晶化合物とともに用いるキラル剤の種類、またはその添加濃度に依存するため、これらを調整することによって所望のピッチ長を得ることができる。なお、螺旋のセンスやピッチの測定法については「液晶化学実験入門」日本液晶学会編 シグマ出版２００７年出版、４６頁、および「液晶便覧」液晶便覧編集委員会 丸善 １９６頁に記載の方法を用いることができる。

コレステリック液晶層の反射円偏光のセンスは螺旋のセンスに一致する。そのため、円偏光分離層としては、螺旋のセンスが右または左のいずれかであるコレステリック液晶層を用いればよい。円偏光分離層は、２つ以上のコレステリック液晶相を固定した層を積層したものであってもよいが、積層する際には、周期Ｐが同じで、同じ螺旋のセンスのコレステリック液晶層を複数積層すればよい。周期Ｐが同じで、同じ螺旋のセンスのコレステリック液晶層を積層することによっては、特定の波長で円偏光選択性を高くすることができる。積層の際は、別に作製したコレステリック液晶層を接着剤等を用いて積層してもよいが、後述の方法で形成された先のコレステリック液晶層の表面に直接、重合性液晶化合物等を含む液晶組成物を塗布し、配向および固定の工程を繰り返すことが好ましい。このような工程により、先に形成したコレステリック液晶層の空気界面側の液晶分子の配向方位と、その上に形成するコレステリック液晶層の下側の液晶分子の配向方位が一致し、円偏光分離層の偏光特性が良好となる。

また、円偏光選択反射を示す選択反射帯（円偏光反射帯）の半値幅Δλ（nm）は、Δλが液晶化合物の複屈折Δｎと上記ピッチ長Ｐに依存し、Δλ＝Δｎ×Ｐの関係に従う。そのため、前記選択反射帯の幅の制御は、Δｎを調整して行うことができる。Δｎの調整は重合性液晶化合物の種類やその混合比率を調整したり、配向固定時の温度を制御したりすることで行うことができる。

円偏光反射帯の幅（コレステリック液晶層の円偏光反射スペクトルプロファイルは方形であるため、通常、「幅」は「半値幅Δλ」と実質的に同じである。）は、例えば可視光領域においては、通常の１種の材料では５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。制御波長域を広げるためには、周期Ｐを変えた反射光の中心波長が異なるコレステリック液晶層を２種以上積層すればよい。この際も同じ螺旋のセンスのコレステリック液晶層を積層することが好ましい。
また、１つのコレステリック液晶層内において、周期Ｐを膜厚方向に対して緩やかに変化させることで制御波長域を広げることもできる。

（コレステリック液晶相を固定した層の作製方法）
以下、円偏光分離層および後述の光反射層に用いることができるコレステリック液晶層の作製材料および作製方法について説明する。
上記コレステリック液晶層の形成に用いる材料としては、重合性液晶化合物とキラル剤（光学活性化合物）とを含む液晶組成物などがあげられる。必要に応じてさらに界面活性剤や重合開始剤などと混合して溶剤などに溶解した上記液晶組成物を、基材（支持体、配向膜、下層となるコレステリック液晶層など）に塗布し、コレステリック配向熟成後、固定化してコレステリック液晶層を形成することができる。

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が、棒状液晶化合物であることが好ましい。
コレステリック液晶層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あげられる。前記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、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特に好ましい。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、同５６２２６４８号公報、同５７７０１０７号公報、国際公開ＷＯ９５／２２５８６号、同９５／２４４５５号公報、同９７／００６００号公報、同９８／２３５８０号公報、同９８／５２９０５号公報、特開平１−２７２５５１号公報、同６−１６６１６号公報、同７−１１０４６９号公報、同１１−８００８１号公報、および特開２００１−３２８９７３号公報など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。

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、１０〜６０質量％であることが好ましく、２０〜５０質量％であることがより好ましく、３０〜４０質量％であることが特に好ましい。

キラル剤（光学活性化合物）
キラル剤はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル化合物は、化合物によって誘起する螺旋のセンスまたは螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物（例えば、液晶デバイスハンドブック、第３章４−３項、ＴＮ、ＳＴＮ用カイラル剤、１９９頁、日本学術振興会第１４２委員会編、１９８９に記載）、イソソルビド、イソマンニド誘導体を用いることができる。
キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物あるいは面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファンおよびこれらの誘導体が含まれる。前記キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、コレステリック液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であることが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることが特に好ましい。
また、前記キラル剤は、液晶化合物であってもよい。

キラル剤が光異性化基を有する場合には、塗布、配向後に活性光線などのフォトマスク照射によって、発光波長に対応した所望の反射波長のパターンを形成することができるので好ましい。前記光異性化基としては、フォトクロッミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ、アゾキシ、シンナモイル基が好ましい。具体的な化合物として、特開２００２−８０４７８号公報、特開２００２−８０８５１号公報、特開２００２−１７９６６８号公報、特開２００２−１７９６６９号公報、特開２００２−１７９６７０号公報、特開２００２−１７９６８１号公報、特開２００２−１７９６８２号公報、特開２００２−３３８５７５号公報、特開２００２−３３８６６８号公報、特開２００３−３１３１８９号公報、特開２００３−３１３２９２号公報に記載の化合物を用いることができる。
液晶組成物における、キラル剤の含有量は、重合性液晶性化合物量の０．０１モル％〜２００モル％が好ましく、１モル％〜３０モル％がより好ましい。

重合開始剤
液晶組成物は、重合開始剤を含有していることが好ましい。紫外線照射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であることが好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物（米国特許第２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許第２４４８８２８号明細書記載）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許第２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許第３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許第３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許第４２３９８５０号明細書記載）およびオキサジアゾール化合物（米国特許第４２１２９７０号明細書記載）等があげられる。
液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、重合性液晶化合物の含有量に対して０．１〜２０質量％であることが好ましく、０．５質量％〜５質量％であることがさらに好ましい。

架橋剤
液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。前記架橋剤としては、紫外線、熱、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等の多官能アクリレート化合物；グリシジル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物；２，２−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］、４，４−ビス（エチレンイミノカルボニルアミノ）ジフェニルメタン等のアジリジン化合物；ヘキサメチレンジイソシアネート、ビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物；オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物；ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などがあげられる。また、前記架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
架橋剤の含有量は、３質量％〜２０質量％が好ましく、５質量％〜１５質量％がより好ましい。前記架橋剤の含有量が、３質量％未満であると、架橋密度向上の効果が得られないことがあり、２０質量％を超えると、コレステリック液晶層の安定性を低下させてしまうことがある。

配向制御剤
液晶組成物中には、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層とするために寄与する配向制御剤を添加してもよい。配向制御剤の例としては特開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、特開２０１２−２０３２３７号公報の段落〔００３１〕〜〔００３４〕等に記載の式（Ｉ）〜（ＩＶ）で表される化合物などがあげられる。
なお、前記配向制御剤としては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。

液晶組成物中における、配向制御剤の添加量は、重合性液晶化合物の全質量に対して０．０１質量％〜１０質量％が好ましく、０．０１質量％〜５質量％がより好ましく、０．０２質量％〜１質量％が特に好ましい。

その他の添加剤
その他、液晶組成物は、塗膜の表面張力を調整し膜厚を均一にするための界面活性剤、および重合性モノマー等の種々の添加剤から選ばれる少なくとも１種を含有していてもよい。また、前記液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、金属酸化物微粒子等を、光学的性能を低下させない範囲で添加することができる。

コレステリック液晶層は、前記重合性液晶化合物および前記重合開始剤、更に必要に応じて添加される前記キラル剤、前記界面活性剤等を溶媒に溶解させた液晶組成物を、基材上に塗布し、乾燥させて塗膜を得、この塗膜に活性光線を照射してコレステリック液晶性組成物を重合し、コレステリック規則性が固定化されたコレステリック液晶層を形成することができる。なお、複数のコレステリック液晶層からなる積層膜は、コレステリック液晶層の製造工程を繰り返し行うことにより形成することができる。

液晶組成物の調製に使用する溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましく用いられる。
有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、エーテル類、などがあげられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が特に好ましい。

基材上への液晶組成物の塗布方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ワイヤーバーコーティング法、カーテンコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法などがあげられる。また、別途支持体上に塗設した液晶組成物を基材上へ転写することによっても実施できる。塗布した液晶組成物を加熱することにより、液晶分子を配向させる。加熱温度は、２００℃以下が好ましく、１３０℃以下がより好ましい。この配向処理により、重合性液晶化合物が、フィルム面に対して実質的に垂直な方向に螺旋軸を有するようにねじれ配向している光学薄膜が得られる。

配向させた液晶化合物は、更に重合させればよい。前記重合は、熱重合、光照射による光重合のいずれでもよいが、光重合が好ましい。前記光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ²〜５０Ｊ／ｃｍ²が好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ²〜１，５００ｍＪ／ｃｍ²がより好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下または窒素雰囲気下で光照射を実施してもよい。照射紫外線波長は３５０ｎｍ〜４３０ｎｍが好ましい。重合反応率は安定性の観点から、高いほうが好ましく７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。
重合反応率は、重合性の官能基の消費割合を、ＩＲ吸収スペクトルを用いて決定することができる。
円偏光分離層の厚みは、１μｍ〜１５０μｍが好ましく、２μｍ〜１００μｍがより好ましく、３μｍ〜５０μｍが更に好ましい。

（λ／４位相差層）
本発明の偏光フィルターはλ／４位相差層を含む。λ／４位相差層は遅相軸方向が互いに直交し、第１位相差領域および第２位相差領域を含むλ／４位相差層であればよい。以下、「第１位相差領域および第２位相差領域を含むλ／４位相差層」を「パターンλ／４位相差層」ということがある。
λ／４位相差板の正面位相差は 制御波長域内の波長、好ましくは制御波長域の中心波長の１／４の長さ、または「中心波長＊ｎ±中心波長の１／４（ｎは整数）」であればよい。例えば、制御波長域の中心波長が１０００ｎｍであれば、２５０ｎｍ、７５０ｎｍ、１２５０ｎｍ、１７５０ｎｍなどの位相差の位相差板をλ／４位相差板として用いることができる。本発明の偏光フィルターがセンサーシステムに用いられる場合は、光源の発光の中心波長または受光素子の受光波長域の中心波長の１／４の長さ、または「中心波長＊ｎ±中心波長の１／４（ｎは整数）」とすることも好ましい。位相差の光入射角度の依存性は小さいほど好ましく、中心波長の１／４の長さの位相差を持つ位相差板をλ／４位相差板として用いることが最も好ましい。
なお、第１位相差領域および第２位相差領域の正面位相差は上記を満たすかぎり、互いの関係は特に限定されないが、同一であってもよい。
なお、正面位相差はＫＯＢＲＡ ２１ＡＤＨ又はＷＲ（王子計測機器（株）製）において制御波長域内の波長の光をフィルム法線方向に入射させて測定することができる。測定波長の選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、又は測定値をプログラム等で変換して測定することができる。

λ／４位相差層は 重合性液晶化合物、高分子液晶化合物を配列させて固定して形成することができる。この形成に用いられる液晶性化合物の種類については、特に制限されない。例えば、低分子液晶性化合物を液晶状態においてネマチック配向に形成後、光架橋や熱架橋によって固定化して得られる光学異方性層や、高分子液晶性化合物を液晶状態においてネマチック配向に形成後、冷却することによって当該配向を固定化して得られる光学異方性層を用いることもできる。

一般的に、液晶化合物はその形状から、棒状タイプ（棒状液晶化合物）と円盤状タイプ（ディスコティック液晶化合物）に分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがある。高分子とは一般に重合度が１００以上のものを指す（高分子物理・相転移ダイナミクス，土井 正男 著，２頁，岩波書店，１９９２）。本発明では、いずれの液晶化合物を用いることもできるが、棒状液晶化合物またはディスコティック液晶化合物を用いるのが好ましい。２種以上の棒状液晶化合物、２種以上のディスコティック液晶化合物、または棒状液晶化合物とディスコティック液晶化合物との混合物を用いてもよい。

なお、棒状液晶化合物としては、例えば、特表平１１−５１３０１９号公報の請求項１や特開２００５−２８９９８０号公報の段落［００２６］〜［００９８］に記載のものを好ましく用いることができ、ディスコティック液晶化合物としては、例えば、特開２００７−１０８７３２号公報の段落［００２０］〜［００６７］や特開２０１０−２４４０３８号公報の段落［００１３］〜［０１０８］に記載のものを好ましく用いることができるが、これらに限定されない。

λ／４位相差層は、温度変化や湿度変化を小さくできることから、重合性基を有する棒状液晶化合物またはディスコティック液晶化合物を用いて形成することがより好ましい。液晶化合物は２種類以上の混合物でもよく、その場合少なくとも１つが２以上の重合性基を有していることが好ましい。
つまり、λ／４位相差層は重合性基を有する棒状液晶化合物またはディスコティック液晶化合物が重合等によって固定されて形成された層であることが好ましく、この場合、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。
ディスコティック液晶化合物および棒状液晶化合物に含まれる重合性基の種類は特に制限されず、付加重合反応が可能な官能基が好ましく、重合性エチレン性不飽和基または環重合性基が好ましい。より具体的には、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基などが好ましく挙げられ、（メタ）アクリロイル基がより好ましい。

λ／４位相差層の第１位相差領域および第２位相差領域の形成方法としては、以下の好適な態様が例示されるが、これらに限定されることなく、各種公知の方法を用いて形成できる。
第１の好適態様は、液晶性化合物の配向を制御する複数の作用を利用し、その後、外部刺激（熱処理等）によりいずれかの作用を消失させて、所定の配向制御作用を支配的にする方法である。上記の方法としては、例えば、配向膜による配向制御能と、液晶性化合物中に添加される配向制御剤の配向制御能との複合作用により、液晶性化合物を所定の配向状態とし、それを固定して一方の位相差領域を形成した後、外部刺激（熱処理等）により、いずれかの作用（例えば配向制御剤による作用）を消失させて、他の配向制御作用（配向膜による作用）を支配的にし、それによって他の配向状態を実現し、それを固定して他方の位相差領域を形成する。この方法の詳細については、特開２０１２−００８１７０号公報の段落［００１７］〜［００２９］に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。

第２の好適態様は、パターン配向膜を利用する態様である。この態様では、互いに異なる配向制御能を有するパターン配向膜を形成し、その上に、液晶性化合物を配置し、液晶性化合物を配向させる。液晶性化合物は、パターン配向膜のそれぞれの配向制御能によって、互いに異なる配向状態を達成する。それぞれの配向状態を固定することで、配向膜のパターンに応じて第１および第２の位相差領域のパターンが形成される。パターン配向膜は、印刷法、ラビング配向膜に対するマスクラビング、光配向膜に対するマスク露光等を利用して形成することができる。大掛かりな設備が不要である点や製造容易な点で、印刷法を利用する方法が好ましい。この方法の詳細については、特開２０１２−０３２６６１号公報の段落［０１６６］〜［０１８１］に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。

第３の好適態様としては、例えば、配向膜中に光酸発生剤を添加する態様である。この例では、配向膜中に光酸発生剤を添加し、パターン露光により、光酸発生剤が分解して酸性化合物が発生した領域と、発生していない領域とを形成する。光未照射部分では光酸発生剤はほぼ未分解のままであり、配向膜材料、液晶性化合物、および必要に応じて添加される配向制御剤の相互作用が配向状態を支配し、液晶性化合物を、その遅相軸がラビング方向と直交する方向に配向させる。配向膜へ光照射し、酸性化合物が発生すると、その相互作用はもはや支配的ではなくなり、ラビング配向膜のラビング方向が配向状態を支配し、液晶性化合物は、その遅相軸をラビング方向と平行にして平行配向する。配向膜に用いられる光酸発生剤としては、水溶性の化合物が好ましく用いられる。使用可能な光酸発生剤の例には、Ｐｒｏｇ． Ｐｏｌｙｍ． Ｓｃｉ．， ２３巻、１４８５頁（１９９８年）に記載の化合物が含まれる。光酸発生剤としては、ピリジニウム塩、ヨードニウム塩及びスルホニウム塩が特に好ましく用いられる。この方法の詳細については、特願２０１０−２８９３６０号公報に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。

［重合開始剤］
配向（好ましくは垂直配向）させた液晶性化合物は、配向状態を維持して固定することが好ましい。固定化は、重合開始剤を用いて、液晶性化合物に導入した重合性基の重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。
重合開始剤の使用量は、組成物の固形分の０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜５質量％であることがさらに好ましい。

［その他の添加剤］
上記の液晶性化合物と共に、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶性化合物の配向性等を向上させることができる。これらの素材は液晶性化合物と相溶性を有し、配向を阻害しないことが好ましい。
また、液晶化合物を水平配向、垂直配向状態とするために、水平配向、垂直配向を促進する添加剤（配向制御剤）を使用してもよい。添加剤としては各種公知のものを使用できる。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性またはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶性化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開２００２−２９６４２３号公報の段落番号［００１８］〜［００２０］記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、液晶性分子に対して一般に１〜５０質量％の範囲にあり、５〜３０質量％の範囲にあることが好ましい。
界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、特にフッ素系化合物が好ましい。具体的には、例えば特開２００１−３３０７２５号公報の段落番号［００２８］〜［００５６］記載の化合物、特願２００３−２９５２１２号公報の段落番号［００６９］〜［０１２６］記載の化合物が挙げられる。
液晶性化合物とともに使用するポリマーは、塗布液を増粘できることが好ましい。ポリマーの例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、特開２０００−１５５２１６号公報明細書中の段落番号［０１７８］記載のものが挙げられる。液晶性化合物の配向を阻害しないように、上記ポリマーの添加量は、液晶性分子に対して０．１〜１０質量％の範囲にあることが好ましく、０．１〜８質量％の範囲にあることがより好ましい。
液晶性化合物のディスコティックネマティック液晶相−固相転移温度は、７０〜３００℃が好ましく、７０〜１７０℃がさらに好ましい。

［塗布溶剤］
組成物（塗布液）の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド（例、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例、ジメチルスルホキシド）、ヘテロ環化合物（例、ピリジン）、炭化水素（例、ベンゼン、ヘキサン）、アルキルハライド（例、クロロホルム、ジクロロメタン）、エステル（例、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル）、ケトン（例、アセトン、メチルエチルケトン）、エーテル（例、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン）が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。

遅相軸方向が互いに直交し、正面位相差はほぼ等しい第１位相差領域および第２位相差領域は、それぞれ連続的であってもよく、非連続的であってもよい。すなわち、例えば図１に示すように、λ／４位相差層は連続的な第１位相差領域および連続的な第２位相差領域からなっていてもよい。または、第１位相差領域および第２位相差領域が交互に存在するストライプ状であってもよく、市松模様（チェック模様）状に第１位相差領域および第２位相差領域が存在していてもよい。
また、本発明の偏光フィルターはストライプ状に第１位相差領域および第２位相差領域が交互に存在する長尺の偏光フィルターとして作製され、その後、使用の態様に合わせて裁断されて連続的な第１位相差領域および連続的な第２位相差領域からなる大きさに裁断されて偏光フィルターとなっていてもよい。なお、ここでいう「裁断」には「打ち抜き」及び「切り出し」等も含むものとする。

（光遮断層）
偏光フィルターは光遮断層を含んでいてもよい。光遮断層は制御波長域以外の光がフィルターを透過しないように機能する。光遮断層は、自然光を遮断することが好ましい。また、非偏光、円偏光、直線偏光のいずれも遮断することが好ましい。光遮断層としては、光反射層および光吸収層があげられる。

光遮断層が光を反射または吸収する光波長域の幅は特に限定されないが、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、または５０ｎｍ以上等であればよい。遮断層に光を反射または吸収される光波長域は、偏光フィルターの用途において、不要な光の波長域を含んでいることが好ましい。例えばセンサーにおいて使用される場合はセンシングに不必要な光（センシングに障害になる光）が検出されやすい波長域を含んでいることが好ましい。
また、光遮断層は、制御波長域において、円偏光分離層の平均屈折率（面内平均屈折率）との屈折率の差が小さいことが好ましい。

センサーシステムに使用される偏光フィルターの場合、光遮断層は、例えば、使用するセンサー（受光素子）の検出波長域を除く波長域の少なくとも一部で光反射性または光吸収性が高いものであればよい。または、使用する光源の発光波長域または受光素子の受光領域を除く少なくとも一部で光反射性または光吸収性が高いものであればよい。
例えば、センサーシステムにおいて、近赤外領域の偏光を使用する場合は、可視光領域の少なくとも一部で光反射性または光吸収性が高い光遮断層を使用すればよい。一般に受光素子（光検出器）として使用されるシリコンフォトダイオードは、使用環境中に最も多く存在しノイズの主因となる可視光領域にまで感度を有するため、光遮断層は、この可視光領域を中心に反射または光吸収するものが好ましい。また、可視光遮断層は、円偏光分離層が右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に透過させる近赤外光波長域の光を実質的に反射または吸収しないことが好ましい。

光遮断層の厚さは、２μｍ〜５００μｍが好ましく、５μｍ〜３００μｍがより好ましく、１０μｍ〜１５０μｍが更に好ましい。
以下、光遮断層として用いることができる光反射層および光吸収層について説明する。

（光反射層）
光遮断のために光を反射させる光反射層の利用によっては、フィルムの温度上昇もないため、フィルム耐久性が上がり、フィルム性能が維持しやすい。また、光反射層は通常、鏡のような外観を有し、フィルムの外観にも好影響を与え、センサー部品として用いられる場合にも人の目に触れる部分に使用しやすくなる。
光反射層の例としては、誘電体多層膜およびコレステリック液晶相を固定した層などがあげられる。

（誘電体多層膜）
誘電体多層膜は、無機酸化物や有機高分子材料の屈折率の異なる透明誘電性の層を相互に多層積層したものである。これらの透明誘電体層の少なくともいずれか一層は、厚み（ｄ）と透明誘電体層の屈折率（ｎ）との積（ｎ×ｄ）が、反射させるべき光の波長（λ）の４分の１になる様にして構成され、反射の中心波長がλで誘電体層の屈折率の差に対応して決まる反射の帯域幅の領域の光を反射することができる。通常の材料の組み合わせでは、一つの周期の誘電体多層膜で所望の波長域全体を反射することは困難である場合が多いため、ｎ×ｄの値を変えた反射光の中心波長が異なるものを幾種類か積層することで反射の帯域幅を広げるなど調整してもよい。上記透明誘電体層は、制御波長域において光透過性であれば特に限定されない。

通常、誘電体多層膜中の無機酸化物としてはＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅などを好適に用いることができる。無機酸化物の層は、例えば、ガラス、耐熱性高分子フィルムの表面にスパッタ法などで形成することができる。一方、有機高分子材料の例としては、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリオレフィン、シリコーン（シリコーンポリウレア等の変性シリコーンを含む）等があげられ、特表平９−５０７３０８号公報等に開示された方法に準じて製造することができる。

（コレステリック液晶相を固定した層：光反射層）
反射層としては、上述のコレステリック液晶相を固定した層を用いることができる。
反射波長での反射率は、コレステリック液晶層が厚いほど高くなるが、通常の液晶材料では、例えば可視光の波長域では２〜８μｍの厚みで飽和し、また片側の円偏光のみに対しての反射であるため反射率は最大で５０％である。円偏光のセンスに関わらず光反射し、自然光の反射率を５０％以上とするために、光反射層としては、周期Ｐが同じで、螺旋のセンスが右のコレステリック液晶層と左のコレステリック液晶層とが積層されたもの、または、周期Ｐが同じで、同じ螺旋のセンスのコレステリック液晶層と、その間に配される前記コレステリック液晶層の円偏光反射帯の中心波長に対して半波長の位相差を有する位相差膜とからなる積層体を用いることができる。

（光吸収層）
光吸収層としては顔料や染料などの着色剤を分散剤、バインダーやモノマーを含む溶媒に分散した分散液を、基材（受光素子が検出する赤外線波長域で十分な光透過性を有するものが好ましい）の上に塗工して形成された層、染料を用いて直接高分子基材表面を染色した層、染料を含む高分子材料から形成された層を用いることができる。
顔料としては、偏光フィルターの制御波長域にて吸収や散乱が無いものが好ましく用いられる。そのため、透明性を求められるカラー印刷用のシアン、マゼンタ、イエロー、クロのインキや、液晶表示装置や有機ＬＥＤ表示装置などの赤色、緑色、青色のカラーフィルターに使用されている顔料を好適に用いることができる。これらの吸収の極大波長が異なる顔料を混合することによって、制御波長域以外の所望の波長域全体を広く十分に吸収する層を形成することができる。
染料は、制御波長域にて吸収が無く、また光暴露に対して堅牢なものが好ましく用いられる。一般的な直接染料、酸性染料、塩基性染料、媒染染料、分散染料、反応染料などを用いることができる。この染料型吸収層として、市販の写真用フィルターIR-80、IR-82、IR-84など（富士フイルム社製）を使用することもできる。

（その他の層）
偏光フィルターは、支持体、液晶化合物の配向のための配向層、各層の接着のための接着層等の他の層を含んでいてもよい。他の層はいずれも、透明であって、低複屈折性であることが好ましい。
（支持体）
支持体は特に限定されない。円偏光分離層またはλ／４位相差層の形成のために用いられる支持体は、円偏光分離層形成後に剥離される仮支持体であってもよい。支持体が仮支持体である場合は、偏光フィルターを構成する層とはならないため、前記の透明性や屈折性などの光学特性に関する制限は特にない。
支持体（仮支持体）としては、プラスチックフィルムの他、ガラス等を用いてもよい。プラスチックフィルムの例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリオレフィン、セルロース誘導体、シリコーンなどがあげられる。

（配向膜）
λ／４位相差層形成用組成物、およびコレステリック液晶層形成用組成物はそれぞれ、配向膜表面に塗布され、組成物中の液晶化合物の分子が配向させられていてもよい。配向膜は液晶性化合物の配向方向を規定する機能を有するため、好ましい配向を実現する上で利用することが好ましいことがある。配向膜は、有機化合物（好ましくはポリマー）のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ膜）による有機化合物（例、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、ステアリル酸メチル）の累積のような手段で設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射（好ましくは偏光）により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
ポリマーの例には、例えば、特開平８−３３８９１３号公報明細書中段落番号［００２２］記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ−メチロールアクリルアミド）、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、変性ポリアミド等が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることができる。水溶性ポリマー（例、ポリ（Ｎ−メチロールアクリルアミド）、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール）が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールがさらに好ましく、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。

配向膜は、基本的に、配向膜形成材料である上記ポリマーおよび任意の添加剤（例えば、架橋剤）を含む溶液を透明支持体上に塗布した後、加熱乾燥（架橋させ）し、ラビング処理することにより形成することができる。
ラビング処理は、ＬＣＤの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用することができる。即ち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法を用いることができる。一般的には、長さおよび太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。
配向膜を設けずに支持体表面、または支持体をラビング処理した表面に、液晶組成物を塗布してもよい。

（接着層）
接着層は接着剤から形成されるものであればよい。
接着剤としては硬化方式の観点からホットメルトタイプ、熱硬化タイプ、光硬化タイプ、反応硬化タイプ、硬化の不要な感圧接着タイプがあり、それぞれ素材としてアクリレート系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系、ポリオレフィン系、変性オレフィン系、ポリプロピレン系、エチレンビニルアルコール系、塩化ビニル系、クロロプレンゴム系、シアノアクリレート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリスチレン系、ポリビニルブチラール系などの化合物を使用することができる。作業性、生産性の観点から、硬化方式として光硬化タイプが好ましく、光学的な透明性、耐熱性の観点から、素材はアクリルレート系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系などを使用することが好ましい。

（偏光フィルターの用途）
偏光フィルターの用途としては特に限定されず、光源装置、センサー、光学部材、プロジェクターなどに用いることができる。本発明の偏光フィルターは光源と受光素子と組み合わせて、センサーシステムとして用いることも好ましい。
偏光フィルターの使用の際は、光源、円偏光分離層、λ／４位相差層がこの順となるように、また、受光素子、円偏光分離層、λ／４位相差層がこの順となるように、偏光フィルターが配置されることが好ましい。偏光フィルターが光遮断層を有する場合、光遮断層は、円偏光分離層側面にあっても、λ／４位相差層側面にあってもよいが、円偏光分離層側にあることが好ましい。

（対象物の検知）
センサーシステムにおいて用いられる光の波長域は特に限定されないが、赤外線、特に近赤外光波長域の光が好ましい。センシング（検知）のための検知のための赤外線として偏光を用いることにより、偏光の透過性に選択性のあるフィルムを介した対象物からの反射光および透過光の検知において、バックグラウンドとの対比として対象物の光学的性質を反映させることが可能であり、特定の光学的性質を有する対象物の検知が可能となったり、誤作動の少ない検知等が可能となったりする。また、遅相軸方向が互いに直交する第１位相差領域および第２位相差領域を含むλ／４位相差層を用いることにより、このようなλ／４位相差層を用いずに偏光として直線偏光を用いる場合と比較して偏光検出のためのフィルターの方位の調整が不要になる。なお、本明細書において、「反射光および透過光」というときは、散乱光および回折光を含む意味で用いられる。本発明の偏光フィルターは反射光を利用した態様で用いられることが好ましい。センサーシステムで検知できる対象物の例としては、透明（複屈折）フィルム、鏡面反射体（金属板など）上のクラックまたは傷、鏡面反射体上の異物などがあげられる。セキュリティー用途として、夜間の歩行者などのヒトや、自動ドアやエレベーターなどでの人感センサーとしての使用もあげられる。

（偏光フィルターのセンサーシステムにおける使用）
本発明の偏光フィルターのセンサーシステムとしての使用例を図１に示す。
図１に記載のシステムにおいては、一枚の本発明の偏光フィルターが用いられ、光源、円偏光分離層、λ／４位相差層がこの順となるように、また、受光素子、円偏光分離層、λ／４位相差層がこの順となるように、偏光フィルターの片側面に光源と受光素子とが配置されている。偏光フィルター中のλ／４位相差層は、遅相軸方向が互いに直交する第１位相差領域および第２位相差領域からなり、一方の領域に光源からの光が通過し、他方の領域に対象物において反射され光が透過した光が通過するように光源と受光素子とが配置されている。図１に記載のシステムで使用されている偏光フィルターは光吸収層を光源および受光素子側の最表面に有する。
図１には示さないが、光源と受光素子との間には光遮断層が設けられ、光源の光が受光素子で検出されないようになっていることが好ましい。ここで設けられる光遮断層は上記の偏光フィルターで用いることができる光遮断層と同じ材料を用いて同様に作製したものを用いることができるが、光源と受光素子との間に設けられる光遮断層は、制御波長域の光を含む波長域の光を遮断することが好ましい。

（受光素子）
受光素子としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＨｇＣｄＴｅ、ＰｔＳｉ、ＩｎＳｂ、ＰｂＳなどの半導体を使用したフォトダイオード型センサーや光検出素子を線状に配列した検出器や画像を取り込めるＣＣＤやＣＭＯＳが含まれる。
本発明の偏光フィルターを利用したシステムにおいては、上記制御波長域内の波長の光を検出できる受光素子が用いられていればよい。
偏光フィルターは例えば、センサーの受光面に配置することができる。

偏光フィルターと受光素子とが一体のセンサーとして用いられる場合は、センサーは受光素子を筐体内部に有し、光取り込み部分に偏光フィルターを配して、偏光フィルターを経由した光以外の光が受光素子に到達しない構成となっていることが好ましい。また、センサーは受光素子、円偏光分離層、λ／４位相差層をこの順に含むことが好ましい。光遮断層を有する場合、光遮断層は円偏光分離層から見て、受光素子側にあっても外側にあってもよいが、受光素子側にあることが好ましい。

（光源、光源装置）
光源としては、上記制御波長域内の波長の光を出射できる光源を用いればよい。ハロゲンランプ、タングステンランプ、ＬＥＤ、ＬＤ、キセノンランプ、メタハラランプなど受光素子の感光波長の光を発光するものであればいずれも使用できるが、小型、発光指向性、単色光、パルス変調適性の点でＬＥＤまたはＬＤが好ましい。

光源と上記偏光フィルターが組み合わされて光源装置を構成している場合、光源装置は、例えば光源を筐体内部に有し、光を出射する部分に偏光フィルターを配して、偏光フィルターを経由した光以外の光が光源から出射していない構成となっていることが好ましい。また、光源装置は光源、円偏光分離層、λ／４位相差層をこの順に含むことが好ましい。光遮断層を有する場合、光遮断層は円偏光分離層から見て、受光素子側にあっても外側にあってもよいが、光源側にあることが好ましい。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるものではない。

[実施例１]
ラビング処理を施した富士フイルム製ＰＥＴのラビング処理面に、表１に示す塗布液Ａ−２ を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にてワイヤーバーを用いて塗布した。塗布層を室温にて３０秒間乾燥させた後、８５℃の雰囲気で２分間加熱し、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ(ランプ９０mW/cm)にて出力６０%で６〜１２秒間UV照射し液晶層を得た。この液晶層上に表１に示す塗布液Ａ−３を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にて塗布し、その後上記と同様に乾燥、加熱、ＵＶ照射を行い、２層目の液晶層を形成して、円偏光分離層を得た。

可視光吸収層としての富士フイルム株式会社製ＩＲ８０上に、ＤＩＣ株式会社製ＵＶ硬化型接着剤Ｅｘｐ．Ｕ１２０３４−６を、乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように・室温にてワイヤーバーを用いて塗布した。この塗布面と上記で作製した円偏光分離層の液晶層側の面とを気泡が入らないように貼りあわせ、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ(ランプ９０mW/cm)にて出力６０%で６〜１２秒間UV照射した。その後、円偏光分離層の支持体となっていた富士フイルム製ＰＥＴを剥離した。

（パターンλ／４位相差層の形成）
アルカリ鹸化処理したセルロースアシレートフィルム上に、下記の組成の配向膜塗布液１を調整して、孔径０．２μｍのポリプロピレン製フィルターでろ過後に、＃８のワイヤーバーで連続的に塗布した。１００℃の温風で２分間乾燥し、厚み０．６μｍの配向膜１を得た。

配向膜塗布液１の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
ポリビニルアルコールPVA-103(クラレ社製) ４質量部
下記の光酸発生剤 ０．１質量部
水 ７０質量部
メタノール ３０質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――

次に、２０ｍｍのピッチで５０ｍｍ×１０ｍｍ角の開口部と非開口部が周期的に形成された格子マスクをその開口部と非開口部の繰り返し方向がフィルム長手方向と垂直になるように配向膜１上に配置して、これを通してフィルムをフィルム長手方向に５ｍ／ｍｉｎで搬送速度しながら、室温空気下にて、ＵＶ−Ｃ領域における照度２．５ｍＷ／ｃｍ²の空冷メタルハライドランプ（アイグラフィックス（株）製）を用いて紫外線を配向膜に照射し、ＵＶ照射部、未照射部を周期的に形成した。その後に、連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向とラビング方向とのなす角が平行になるように調節した。

次に、下記のディスコティック液晶化合物を含む塗布液（ＤＬＣ（１））を上記作製した配向膜１上に＃３のワイヤーバーで塗布した。フィルムの搬送速度（Ｖ）は５ｍ／ｍｉｎとした。塗布液の溶媒の乾燥およびディスコティック液晶化合物の配向熟成のために、１１０℃の温風で２分間加熱した。続いて、窒素環境下にて、８０℃にてＵＶ照射（５００ｍＪ／ｃｍ²）を行い、液晶化合物の配向を固定化した。配向膜１の格子マスク露光部分（第１位相差領域）は、ラビング方向に対し遅相軸方向が平行にディスコティック液晶が垂直配向しており、未露光部分（第２位相差領域）はラビング方向に対し遅相軸方向が直交に垂直配向していた。λ／４位相差層の厚さは、露光部未露光部とも１．６μｍであった。また、８８０ｎｍにおけるＲｅ（８８０）は、いずれの領域とも２２０ｎｍであった。

塗布液（ＤＬＣ（１））組成
液晶化合物Ａ １００質量部
開始剤 イルガキュア９０７
（チバファインスペシャルティーケミカルズ） ３質量部
増感剤 カヤキュアーDETX（日本化薬社製） １質量部
配向助剤 化合物Ｂ ３質量部
溶媒 MEK メチルエチルケトン
固形分濃度 ２３質量％

上記で作製した可視光吸収層付偏光分離層の上に、ＤＩＣ株式会社製ＵＶ硬化型接着剤Ｅｘｐ．Ｕ１２０３４−６を、乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように、室温にてワイヤーバーを用いて塗布した。この塗布面と上記で作製したパターンλ／４位相差層の液晶層側の面とを気泡が入らないように貼りあわせ、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ(ランプ９０mW/cm)にて出力６０%で６〜１２秒間UV照射した。その後、パターンλ／４位相差層の支持体となっていたセルロースアシレートフィルムを剥離し、実施例１の偏光フィルターを得た。

[実施例２]
ラビング処理を施した富士フイルム製ＰＥＴのラビング処理面に、表１に示す塗布液Ａ−１ を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にてワイヤーバーを用いて塗布した。塗布層を室温にて３０秒間乾燥させた後、８５℃の雰囲気で２分間加熱し、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ(ランプ９０mW/cm)にて出力６０%で６〜１２秒間UV照射し液晶層を得た。この液晶層上に表１に示す塗布液Ａ−２を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にて塗布し、その後上記と同様に乾燥、加熱、ＵＶ照射を行い、２層目の液晶層を形成した。２層目の液晶層上に表1に示す塗布液Ａ−３を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にて塗布し、その後上記と同様に乾燥、加熱、ＵＶ照射を行い、３層目の液晶層を形成して、円偏光分離層を得た。
上記で作製した円偏光分離層を使用した以外は、実施例１と同様にして実施例２の偏光分離フィルターを得た。

[実施例３]
ラビング処理を施した富士フイルム製ＰＥＴのラビング処理面に、表１に示す塗布液Ａ−１を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にてワイヤーバーを用いて、塗布した。塗布層を室温にて３０秒間乾燥させた後、８５℃の雰囲気で２分間加熱し、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ(ランプ９０mW/cm)にて出力６０%で６〜１２秒間UV照射し、液晶層を得た。この液晶層上に表１に示す塗布液Ａ−２を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にて塗布し、上記と同様に乾燥、加熱、ＵＶ照射を行い、２層目の液晶層を形成した。２層目の液晶層上に表１に示す塗布液Ａ−３〜Ａ−９をそれぞれ用いて同様の工程で３層目〜９層目の液晶層を形成し、円偏光分離層を得た。

可視光反射層の作製
ラビング処理を施した富士フイルム製ＰＥＴのラビング処理面に、表２に示す塗布液Ｂ−１を、乾燥後の乾膜の厚みが２μｍになるように室温にてワイヤーバーを用いて塗布した。塗布層を室温にて３０秒間乾燥させた後、８５℃の雰囲気で２分間加熱し、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ(ランプ９０mW/cm)にて出力６０%で６〜１２秒間UV照射し液晶層を得た。この液晶層上に表２に示す塗布液Ｂ−２を乾燥後の乾膜の厚みが２μｍになるように室温にて塗布し、その後上記と同様に乾燥、加熱、ＵＶ照射を行い２層目の液晶層を形成した。２層目の液晶層上に表１に示す塗布液Ｂ−３〜Ｂ−１６をそれぞれ用いて同様の工程で３層目〜１６層目の液晶層を形成し、可視光反射層を得た。

上記で作製した円偏光分離層の液晶層側の面上に、ＤＩＣ株式会社製ＵＶ硬化型接着剤Ｅｘｐ．Ｕ１２０３４−６を、乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にてワイヤーバーを用いて塗布した。この塗布面と上記で作製した可視光反射層の液晶層側の面とを気泡が入らないように貼りあわせ、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ(ランプ９０mW/cm)にて出力６０%で６〜１２秒間UV照射した。その後、円偏光分離層、可視光反射層の支持体となっていた富士フイルム製ＰＥＴを剥離した。さらにこの円偏光分離層上に、ＤＩＣ株式会社製ＵＶ硬化型接着剤Ｅｘｐ．Ｕ１２０３４−６を、乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように、室温にてワイヤーバーを用いて塗布した。この塗布面と上記で作製したパターンλ／４位相差層の液晶層側の面とを気泡が入らないように貼りあわせ、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ(ランプ９０mW/cm)にて出力６０%で６〜１２秒間UV照射した。その後、パターンλ／４位相差層の支持体となっていたセルロースアシレートフィルムを剥離し、実施例３の偏光フィルターを得た。

[実施例４]
ラビング処理を施した富士フイルム製ＰＥＴのラビング処理面に、表１に示す塗布液Ａ−１を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にてワイヤーバーを用いて、塗布した。塗布層を室温にて３０秒間乾燥させた後、８５℃の雰囲気で２分間加熱し、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ(ランプ９０mW/cm)にて出力６０%で６〜１２秒間UV照射し、液晶層を得た。この液晶層上に表１に示す塗布液Ａ−２を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にて塗布し、上記と同様に乾燥、加熱、ＵＶ照射を行い、２層目の液晶層を形成した。２層目の液晶層上に表１に示す塗布液Ａ−３〜Ａ−１２をそれぞれ用いて同様の工程で３層目〜１２層目の液晶層を形成し、円偏光分離層を得た。
上記で作製した円偏光分離層を使用した以外は、実施例１と同様にして実施例４の偏光フィルターを得た。

[実施例５]
ラビング処理を施した富士フイルム製ＰＥＴのラビング処理面に、表１に示す塗布液Ａ−１を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にてワイヤーバーを用いて、塗布した。塗布層を室温にて３０秒間乾燥させた後、８５℃の雰囲気で２分間加熱し、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ(ランプ９０mW/cm)にて出力６０%で６〜１２秒間UV照射し、液晶層を得た。この液晶層上に表１に示す塗布液Ａ−２を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にて塗布し、上記と同様に乾燥、加熱、ＵＶ照射を行い、２層目の液晶層を形成した。２層目の液晶層上に表１に示す塗布液Ａ−３〜Ａ−１４をそれぞれ用いて同様の工程で３層目〜１４層目の液晶層を形成し、円偏光分離層を得た。
上記で作製した円偏光分離層を使用した以外は、実施例１と同様にして実施例５の偏光フィルターを得た。

[実施例６]
可視光吸収層を形成しない以外は実施例２と同様の方法で形成し、実施例６の偏光フィルターを得た。

[比較例１]
λ／４位相差層の形成において、マスク露光を行わなかった以外は、実施例１と同様にしてλ／４位相差層を形成した。このλ／４位相差層は、全面均一にラビング方向に対し遅相軸方向が直交に垂直配向していた。λ／４位相差層の厚さは、露光部未露光部とも１．６μｍであった。また、８８０ｎｍにおけるＲｅ（８８０）は、２２０ｎｍであった。λ／４位相差層としてこのフィルムを用いた以外は、実施例２と同様にしてフィルターを作製した。
[比較例２]
可視光吸収層ＩＲ８０を貼合しなかった以外は、比較例１と同様にして比較例２のフィルターを得た。

[比較例３]
実施例２で作製した円偏光分離層のみを使用した。
[比較例４]
エドモンド・オプティクス・ジャパン株式会社製の近赤外用直線偏光フィルムを１０ｍｍ角に２枚切り出して、その吸収軸が直交する方位関係の状態で、ガラス板上に隣接し一辺を平行に接触させた状態で接着した。

表１、表２の枠外に示される数字は、塗布液により形成されるコレステリック液晶層が示す円偏光反射の中心波長（ｎｍ）を示す。

測定方法
上記で作製したフィルター、鏡、光源（京セミ株式会社製ＫＥＤ８８０Ｓ４）、受光素子（新光電子株式会社製ＫＳ１３６４）を図２に示すように配置した。なお、フィルムは光源、円偏光分離層、位相差層（λ／４位相差層）の順、かつ、受光素子、円偏光分離層、位相差層（λ／４位相差層）の順になるように配置した。鏡に対して、光源から波長880nm中心の非偏光を、フィルムのλ／４位相差層第一位相差領域を介して照射し、鏡からの反射光が前記フィルムのλ／４位相差層第二位相差領域を透過した光を受光素子で感知して評価した。フィルムが無い状態で測定した値を１００として、フィルムを設置して測定した値を補正して評価した。暗室は光を完全に遮断した状態で測定し、明室は白熱灯をともした状態で測定した。値が低いほど効果があることを示す。評価基準は以下の通りである。結果、および上記で作製したフィルターへの制御波長中心の光の透過率を表３に示す。

AA：0〜3
A：3〜10
B：10〜25
C：25〜50
D:50以上100未満
E: 100以上

１ 円偏光分離層
２ λ／４位相差層
３ 光遮断層（光吸収層）
６ 受光素子
７ 光源

Claims (8)

1. 光源と受光素子と１枚の偏光フィルターとを含むセンサ―システムであって、
   前記偏光フィルターは、コレステリック液晶相を固定した層からなる円偏光分離層を含み 、
   前記円偏光分離層は特定の波長域において右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択 的に透過させる層であり、
   前記円偏光分離層の一方の面側に、前記の特定の波長域の光に対するλ／４位相差層を有 し、
   前記λ／４位相差層は遅相軸方向が互いに直交する第１位相差領域および第２位相差領域 を含み、
   前記光源は前記の特定の波長域内の波長の光を発光する光源であり、
   前記受光素子は前記の特定の波長域内の波長の光を感知できる受光素子であり、
   前記光源、前記円偏光分離層、および前記λ／４位相差層がこの順で配置され、
   前記受光素子、前記円偏光分離層、および前記λ／４位相差層がこの順で配置され、
   前記光源の光が第１位相差領域を介して照射され、受光素子への光が第２位相差領域を透 過する、センサ―システム。
2. 前記λ／４位相差層が、前記円偏光分離層と直接接しているか、または前記円偏光分離層と接着層を介して直接接着されている請求項１に記載のセンサ―システム。
3. 前記の特定の波長域が波長８００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲の少なくとも５０ｎｍ以上の波長域である請求項１または２に記載のセンサ―システム。
4. 前記光源と前記円偏光分離層との間、かつ前記受光素子と前記円偏光分離層との間に、前記の特定の波長域以外の波長域の少なくとも一部において光を遮断する光遮断層を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ―システム。
5. 前記光源と前記円偏光分離層との間、および前記受光素子と前記円偏光分離層との間に、波長３８０〜７８０ｎｍの５０ｎｍ幅以上の波長域において光を遮断する光遮断層を含む請求項３に記載のセンサ―システム。
6. 前記λ／４位相差層が円盤状液晶化合物を含む液晶組成物から形成される層である請求項１〜５のいずれか一項に記載のセンサ―システム。
7. 前記λ／４位相差層が光酸発生剤を含む配向膜表面に直接接している請求項１〜６のいず れか一項に記載のセンサ―システム。
8. 第１位相差領域および第２位相差領域がそれぞれ、遅相軸方向が均一の連続的な領域である請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサーシステム。