JP7465968B2 - 光学素子、導光素子および液晶組成物 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子、導光素子および液晶組成物に関する。

多くの光学デバイスおよび光学システム等において、偏光が利用されている。これに対応して、偏光の反射、屈折あるいは回折現象を用いて、集光および発散等、光の方向の制御を行う光学素子の開発が進められている。
これらの光学素子は、高い没入感を得られるＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ（仮想現実））グラス、および、実際に見ている光景に仮想の映像および各種の情報等を重ねて表示するＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ（拡張現実））グラス、ＭＲ（Ｍｉｘｅｄ ｒｅａｌｉｔｙ（複合現実））グラスなどのヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ））、また、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ（Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ））、プロジェクター、ビームステアリング、物体の検出および物体との距離の測定等を行うためのセンサーなど、様々な光学デバイスで用いられる。
例えば、特許文献１には、ブラッグ条件に従って、内部を通過する光の伝搬の方向を変更するように構成されている複数の積層複屈折副層を備え、積層複屈折副層は、それぞれの格子周期を画定するように積層複屈折副層の隣接するものの間のそれぞれの境界面に沿って変化する局所光軸を備える、光学素子が記載されている。

特許文献１に記載される光学素子は、液晶化合物を含む光学異方性の薄膜（すなわち、薄膜の液晶層）を有する。具体的には、特許文献１に記載される光学素子は、面内において、棒状液晶化合物の配向パターンを一方向に向かって変化させることにより、光を回折する液晶層を有する回折素子である。
このような液晶化合物を用いる回折素子は、例えば、ＡＲ（Augmented Reality（拡張現実））グラス等の映像投影装置等の光学部材としての利用が期待される。

ＡＲグラスは、一例として、ディスプレイが表示した映像を、導光板の一端に入射して伝播し、他端から出射することにより、使用者が実際に見ている光景に、仮想の映像を重ねて表示する。
ＡＲグラスでは、回折素子を用いて、ディスプレイからの光（投影光）を回折（屈折）させて導光板の一方の端部に入射する。これにより、角度を付けて導光板に光を導入して、導光板内で光を全反射して伝播させる。導光板を伝播した光は、導光板の他方の端部において同じく回折素子によって回折されて、導光板から、使用者による観察位置に出射される。

特表２０１７／５２２６０１号

本発明者らは、特許文献１に記載された光学素子について検討したところ、汎用的な液晶組成物を使用して光学素子を作製すると、回折効率が劣る場合があることを明らかとした。

そこで、本発明は、回折効率に優れた光学素子、導光素子および液晶組成物を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、重合性基を有する液晶化合物を含有し、ベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比がネマチック温度領域のいずれかの温度において０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２を満たす液晶組成物を用いると、形成される光学異方性層を有する光学素子の回折効率が向上することを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。

［１］ 重合性基を有する液晶化合物を含有する液晶組成物を用いて形成された光学異方性層を有し、
液晶組成物のベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２を満たし、
光学異方性層が、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する、光学素子。

［２］ 液晶組成物が、ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも大きい液晶化合物と、ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも小さい液晶化合物とを含有する、［１］に記載の光学素子。
［３］ 液晶組成物のツイストの弾性定数Ｋ２２とベンドの弾性定数Ｋ３３との比が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において０．４≦Ｋ２２／Ｋ３３を満たす、［１］または［２］に記載の光学素子。
［４］ 液晶組成物を構成する溶媒を除く化合物のうち、９０質量％以上の化合物が重合性基を有する、［１］～［３］のいずれか１項に記載の光学素子。
［５］ 液晶組成物の屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎ_５５０が０．２以上である、［１］～［４］のいずれか１項に記載の光学素子。
［６］ 液晶組成物の液晶相と等方相との相転移温度が５０℃以上である、［１］～［５］のいずれかに記載の光学素子。
［７］ 光学異方性層が、厚さ方向には光学軸の向きが一致している、［１］～［６］のいずれかに記載の光学素子。
［８］ 光学異方性層が、光学軸の向きが厚み方向に捩れて回転する領域を有する、［１］～［６］のいずれかに記載の光学素子。
［９］ 光学軸の向きが面内で１８０°回転する長さを１周期とした際に、液晶配向パターンにおける１周期の長さが異なる領域を有する、［１］～［８］のいずれかに記載の光学素子。
［１０］ 液晶配向パターンにおける光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向に向かって、液晶配向パターンの１周期が、漸次、短くなる、［１］～［９］のいずれかに記載の光学素子。
［１１］ 光学異方性層の液晶配向パターンが、光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向を、内側から外側に向かう同心円状に有する、同心円状のパターンである、［１］～［１０］のいずれかに記載の光学素子。
［１２］ ［１］～［１１］のいずれかに記載の光学素子と導光板とを含む、導光素子。

［１３］ 重合性基を有する液晶性化合物を含有する液晶組成物であって、
液晶組成物が、ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも大きい液晶化合物と、ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも小さい液晶化合物とを含有し、
液晶組成物のベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２を満たす、液晶組成物。
［１４］ 液晶組成物のツイストの弾性定数Ｋ２２とベンドの弾性定数Ｋ３３との比が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において０．４≦Ｋ２２／Ｋ３３を満たす、［１３］に記載の液晶組成物。
［１５］ 液晶組成物を構成する溶媒を除く化合物のうち、９０質量％以上の化合物が重合性基を有する、［１３］または［１４］に記載の液晶組成物。
［１６］ 液晶組成物の屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎ_５５０が０．２以上である、［１３］～［１５］のいずれかに記載の液晶組成物。
［１７］ 液晶組成物の液晶相と等方相との相転移温度が５０℃以上である、［１３］～［１６］のいずれかに記載の液晶組成物。

本発明によれば、回折効率に優れた光学素子、導光素子および液晶組成物を提供することができる。

本発明の光学素子の一例を概念的に示す図である。 図１に示す光学素子を説明するための概念図である。 図１に示す光学素子の平面図である。 図１に示す光学素子の作用を説明するための概念図である。 本発明の光学素子の別の例を概念的に示す図である。 本発明の光学素子の別の例を概念的に示す図である。 図６に示す光学素子の平面図である。 図６に示す光学素子の作用を説明するための概念図である。 図６に示す光学素子の作用を説明するための概念図である。 図２および図６に示す回折素子の配向膜を露光する露光装置の一例を概念的に示す図である。 本発明の光学素子の光学異方性層の別の例を概念的に示す図である。 図１１に示す光学異方性層を形成する配向膜を露光する露光装置の一例を概念的に示す図である。 図１に示す光学素子を備える本発明の導光素子を用いるＡＲグラスを説明するための概念図である。

以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。

本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、各成分は、各成分に該当する物質を１種単独でも用いても、２種以上を併用してもよい。ここで、各成分について２種以上の物質を併用する場合、その成分についての含有量とは、特段の断りが無い限り、併用した物質の合計の含有量を指す。
本明細書において、「（メタ）アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。

［光学素子］
本発明の光学素子は、重合性基を有する液晶化合物（以下、「重合性液晶化合物」とも略す。）を含有する液晶組成物を用いて形成された光学異方性層を有する。
また、上記液晶組成物は、ベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２を満たすものである。
更に、上記光学異方性層は、上記液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有するものである。

本発明においては、上述した通り、重合性液晶化合物を含有し、ベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比がネマチック温度領域のいずれかの温度において０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２を満たす液晶組成物を用いると、形成される光学異方性層を有する光学素子の回折効率が向上する。
この理由の詳細は未だ明らかになっていないが、本発明者らは以下の理由によるものと推測している。
すなわち、本発明においては、重合性液晶化合物を含有し、ベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比が、０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２を満たす液晶組成物を用いて光学異方性層を形成することにより、配向膜に付与された配向規制力に対して追従しやすくなるため、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを形成する際のパターニング配向性が良好となり、その結果、優れた回折効率を有する光学素子を作製することができたと考えられる。
以下、光学異方性層の形成に用いる液晶組成物について詳細に説明する。

〔液晶組成物〕
本発明の光学素子が有する光学異方性層は、上述した通り、重合性液晶化合物を含有し、かつ、ベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比がネマチック温度領域のいずれかの温度において０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２を満たす液晶組成物（以下、「特定液晶組成物」とも略す。）を用いて形成されるものである。
ここで、液晶組成物の弾性定数は、溶媒を除いた液晶組成物の弾性定数である。
また、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）とスプレイの弾性定数（Ｋ１１）との比（Ｋ３３／Ｋ１１）、および、後述するツイストの弾性定数（Ｋ２２）とベンドの弾性定数（Ｋ３３）との比（Ｋ２２／Ｋ３３）は、文献「繊維と工業 Ｖｏｌ．４２、Ｎｏ．１１（１９８６）、４４９」に記載の方法に従って測定した値をいう。

本発明においては、配向性に優れ、作製される光学素子の回折効率がより良好となる理由から、特定液晶組成物のベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比（Ｋ３３／Ｋ１１）が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において０．９以上１．１以下であることが好ましい。

また、本発明においては、作製される光学素子の回折効率がより良好となる理由から、特定液晶組成物が、ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも大きい液晶化合物（以下、「化合物Ｌ」とも略す。）と、ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも小さい液晶化合物（以下、「化合物Ｒ」とも略す。）とを含有している態様（以下、「特定態様」とも略す。）が好ましい。
なお、後述するように、化合物Ｌが重合性液晶化合物であることが好ましいため、上記特定態様は、特定液晶組成物が、重合性液晶化合物とともに、化合物Ｒを含有する態様でもある。
ここで、液晶化合物の弾性定数は、液晶相と等方相との相転移温度よりも５～１５０℃低い温度領域のいずれかの温度における、液晶化合物の弾性定数であり、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）とスプレイの弾性定数（Ｋ１１）との比（Ｋ３３／Ｋ１１）は、上述した通り、文献「繊維と工業 Ｖｏｌ．４２、Ｎｏ．１１（１９８６）、４４９」に記載の方法に従って測定した値をいう。

更に、本発明においては、作製される光学素子の回折効率がより良好となる理由から、特定液晶組成物のツイストの弾性定数Ｋ２２とベンドの弾性定数Ｋ３３との比（Ｋ２２／Ｋ３３）が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において、０．４以上であることが好ましく、０．５以上であることがより好ましく、０．５以上１０．０以下であることが更に好ましい。

本発明においては、作製される光学素子の耐久性が向上する理由から、特定液晶組成物を構成する溶媒を除く化合物のうち、９０質量％以上の化合物が重合性基を有していることが好ましく、９５質量％以上の化合物が重合性基を有していることがより好ましく、９５．０質量％以上９９．９質量％以下の化合物が重合性基を有していることが更に好ましい。

ここで、上記重合性基は、特に限定されないが、ラジカル重合またはカチオン重合可能な重合性基が好ましい。
ラジカル重合性基としては、一般に知られているラジカル重合性基を用いることができ、好適なものとして、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基を挙げることができる。この場合、重合速度はアクリロイルオキシ基が一般的に速いことが知られており、生産性向上の観点からアクリロイルオキシ基が好ましいが、メタクリロイルオキシ基も重合性基として同様に使用することができる。
カチオン重合性基としては、一般に知られているカチオン重合性を用いることができ、具体的には、脂環式エーテル基、環状アセタール基、環状ラクトン基、環状チオエーテル基、スピロオルソエステル基、および、ビニルオキシ基などを挙げることができる。中でも、脂環式エーテル基、または、ビニルオキシ基が好適であり、エポキシ基、オキセタニル基、または、ビニルオキシ基が特に好ましい。
特に好ましい重合性基の例としては、下記式（Ｐ－１）～（Ｐ－２０）のいずれかで表される重合性基が挙げられる。中でも、下記式（Ｐ－１）、（Ｐ－２）、（Ｐ－７）および（Ｐ－１２）のいずれかで表される重合性基が好ましい。

本発明の液晶組成物は、作製される光学素子の回折効率がより良好となる理由から、屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎ_５５０が０．２以上であることが好ましく、０．２５以上であることがより好ましく、０．２５以上１．００以下であることが更に好ましく、０．２５以上０．５０以下であることが特に好ましい。
ここで、屈折率差Δｎ_５５０は、別途に用意したレタデーション測定用の配向膜付き支持体上に液晶組成物を塗布し、液晶化合物のダイレクタ（光学軸）が支持体の面に水平となるよう配向させた後に紫外線照射して固定化して得た液晶固定化層（硬化層）のレタデーション値および膜厚を測定して算出した値をいう。なお、レタデーション値を膜厚で除算することによりΔｎ_５５０を算出できる。
また、レタデーション値は、Ａｘｏｍｅｔｒｉｘ社のＡｘｏｓｃａｎで５５０ｎｍの波長で測定し、膜厚は走査型電子顕微鏡（Ｓｃａａｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）を用いて測定する。

本発明の液晶組成物は、光学素子を作製する作業性の観点から、液晶相と等方相との相転移温度が５０℃以上であることが好ましく、７０℃以上であることがより好ましく、７０℃以上４００℃以下であることが更に好ましい。

＜重合性液晶化合物＞
特定液晶組成物が含有する重合性液晶化合物は、重合性基を有する液晶化合物である。
ここで、重合性基としては、例えば、上記式（Ｐ－１）～（Ｐ－２０）のいずれかで表される重合性基が挙げられる。中でも、上記式（Ｐ－１）または（Ｐ－２）で表される重合性基が好ましい。

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。
棒状の重合性液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。
棒状ネマチック液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、または、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましい。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。

重合性液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは１～６個、より好ましくは１～３個である。
重合性液晶化合物の例は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許第４６８３３２７号明細書、米国特許第５６２２６４８号明細書、米国特許第５７７０１０７号明細書、国際公開第９５／２２５８６号、国際公開第９５／２４４５５号、国際公開第９７／０００６００号、国際公開第９８／０２３５８０号、国際公開第９８／０５２９０５号、特開平１－２７２５５１号公報、特開平６－０１６６１６号公報、特開平７－１１０４６９号公報、特開平１１－０８００８１号公報、および、特開２００１－３２８９７３号公報等に記載の化合物が含まれる。２種類以上の重合性液晶化合物を併用してもよい。２種類以上の重合性液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。

また、これ以外の重合性液晶化合物としては、特開昭５７－１６５４８０号公報に開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキサン化合物等を用いることができる。さらに、前述の高分子液晶化合物としては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖および側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平９－１３３８１０号公報に開示されているような液晶性高分子、および、特開平１１－２９３２５２号公報に開示されているような液晶性高分子が挙げられる。

円盤状液晶化合物としては、例えば、特開２００７－１０８７３２号公報および特開２０１０－２４４０３８号公報に記載のものを好ましく用いることができる。

本発明においては、重合性液晶化合物の含有量は、特定液晶組成物の固形分質量（溶媒を除いた質量）に対して、５０～９０質量％が好ましく、６０～８０質量％がより好ましい。

＜化合物Ｌ＞
特定液晶組成物が含有する任意の化合物Ｌは、上述した通り、ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも大きい化合物である。
本発明においては、化合物Ｌが上述した重合性液晶化合物であることが好ましい。
なお、化合物Ｌが上述した重合性液晶化合物である場合、特定液晶組成物は、上述した重合性液晶化合物を必須成分として含有しているため、上述した重合性液晶化合物に該当しない化合物Ｌを更に含有してもよく、含有しなくてもよい。

＜化合物Ｒ＞
特定液晶組成物が含有する任意の化合物Ｒは、上述した通り、ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも小さい化合物である。
化合物Ｒとしては、例えば、後述する式（Ｉ）で表される化合物（以下、「化合物ＲＩとも略す。」）および後述する式（ＩＩ）で表される化合物（以下、「化合物ＲＩＩとも略す。」）などが挙げられる。

（化合物ＲＩ）
化合物ＲＩは、下記式（Ｉ）で表される化合物である。

上記式（Ｉ）中、Ｐ^１およびＰ^２は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。
また、Ｓ^１およびＳ^２は、それぞれ独立に、単結合または２価の連結基を表す。
また、Ａ^１、Ａ^２、Ａ^３およびＡ^４は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、非芳香族環、芳香族環または芳香族性複素環を表す。ただし、Ａ^１を複数有する場合、複数のＡ^１は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、Ａ^４を複数有する場合、複数のＡ^４は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、Ｙ^１およびＹ^２は、それぞれ独立に、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＯＣＨ_２－、－ＣＨ_２Ｏ－、－ＣＨ_２ＣＨ_２－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯ－Ｓ－、－Ｓ－ＣＯ－、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－、－ＣＯ－ＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＳＣＨ_２－、－ＣＨ_２Ｓ－、－ＣＦ_２Ｏ－、－ＯＣＦ_２－、－ＣＦ_２Ｓ－、－ＳＣＦ_２－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＯＣＯ－、－ＣＯＯ－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝Ｎ－、－Ｎ＝ＣＨ－、－ＣＨ＝Ｎ－Ｎ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－、－Ｃ≡Ｃ－、または、単結合を表す。ただし、Ｙ^１を複数有する場合、複数のＹ^１は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、Ｙ^２を複数有する場合、複数のＹ^２は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、ｍ１およびｍ２は、それぞれ独立に、０～５の整数を表す。
また、Ｚは、直鎖状または分岐状のアルキレン基を表す。ただし、Ａ^２とＡ^３とを最短距離で結んだ結合上の原子の数が３個または５個以上であり、また、アルキレン基を構成する１個の－ＣＨ_２－または隣接していない２個以上の－ＣＨ_２－は、－Ｏ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＯＣＯＯ－、－ＮＲＣＯ－、－ＣＯＮＲ－、－ＮＲＣＯＯ－、－ＯＣＯＮＲ－、－ＣＯ－、－Ｓ－、－ＳＯ_２－、－ＮＲ－、－ＮＲＳＯ_２－、または、－ＳＯ_２ＮＲ－で置換されていてもよい。Ｒは、水素原子または炭素数１～４のアルキル基を表す。

上記式（Ｉ）中、Ｐ^１およびＰ^２の一態様が示す置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルキルアミド基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキルチオール基、Ｎ－アルキルカルバメート基、および、重合性基などが挙げられ、中でも、アルキル基、アルコキシ基、または、重合性基が好ましい。

置換基の好適例であるアルキル基としては、炭素数１～１８の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基が好ましく、炭素数１～１２のアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔ－ブチル基、ヘキシレン基、ヘプチル基、ドデシル基、およびシクロヘキシル基など）がより好ましい。

置換基の好適例であるアルコキシ基としては、炭素数１～１８のアルコキシ基が好ましく、炭素数１～１２のアルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ－ブトキシ基およびメトキシエトキシ基など）がより好ましい。

置換基の好適例である重合性基は、特に限定されないが、ラジカル重合またはカチオン重合可能な重合性基が好ましい。
ラジカル重合性基としては、一般に知られているラジカル重合性基を用いることができ、好適なものとして、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基を挙げることができる。この場合、重合速度はアクリロイルオキシ基が一般的に速いことが知られており、生産性向上の観点からアクリロイルオキシ基が好ましいが、メタクリロイルオキシ基も重合性基として同様に使用することができる。
カチオン重合性基としては、一般に知られているカチオン重合性を用いることができ、具体的には、脂環式エーテル基、環状アセタール基、環状ラクトン基、環状チオエーテル基、スピロオルソエステル基、および、ビニルオキシ基などを挙げることができる。中でも、脂環式エーテル基、または、ビニルオキシ基が好適であり、エポキシ基、オキセタニル基、または、ビニルオキシ基が特に好ましい。
特に好ましい重合性基の例としては、下記式（Ｐ－１）～（Ｐ－２０）のいずれかで表される重合性基が挙げられる。中でも、下記式（Ｐ－１）、（Ｐ－２）、（Ｐ－７）および（Ｐ－１２）のいずれかで表される重合性基が好ましい。

本発明においては、作製される光学素子の耐久性が向上する理由から、Ｐ^１およびＰ^２の少なくとも一方が重合性基を表すことが好ましく、Ｐ^１およびＰ^２の両方が重合性基を表すことがより好ましい。

上記式（Ｉ）中、Ｓ^１およびＳ^２の一態様が示す２価の連結基としては、例えば、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＯＣＨ_２－、－ＣＨ_２Ｏ－、－ＣＨ_２ＣＨ_２－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯ－Ｓ－、－Ｓ－ＣＯ－、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－、－ＣＯ－ＮＨ－、および、－ＮＨ－ＣＯ－、２価の炭化水素基（例えば、置換基を有していてもよいアルキレン基等の飽和炭化水素基、アルケニレン基、アルキニレン基、および、アリーレン基）、ならびに、これらを組み合わせた基などが挙げられる。
上記２価の連結基としては、置換基を有していてもよい炭素数１～２０の２価の炭化水素基が好ましい。上記炭化水素基のうちの１個以上のメチレン基は、それぞれ独立に、－Ｏ－またはーＣ（＝Ｏ）ーで置換されていてもよい。なお、１つのメチレン基がーＯ－で置換され、それに隣り合うメチレン基がーＣ（＝Ｏ）ーで置換されて、エステル基を形成してもよい。
上記２価の炭化水素基の炭素数は１～２０が好ましく、１～１０がより好ましく、１～５がさらに好ましい。
上記２価の炭化水素基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造を形成していてもよい。

上記式（Ｉ）中、Ａ^１、Ａ^２、Ａ^３およびＡ^４の一態様が示す非芳香族環としては、例えば、シクロアルカン環が挙げられる。
シクロアルカン環としては、具体的には、例えば、シクロヘキサン環、シクロペプタン環、シクロオクタン環、シクロドデカン環、シクロドコサン環などが挙げられる。
これらのうち、シクロヘキサン環が好ましく、１，４－シクロヘキシレン基がより好ましく、トランス－１，４－シクロヘキシレン基が更に好ましい。

また、上記式（Ｉ）中、Ａ^１、Ａ^２、Ａ^３およびＡ^４の一態様が示す芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環などが挙げられる。
これらのうち、ベンゼン環（例えば、１，４－フェニル基など）、ナフタレン環が好ましい。

また、上記式（Ｉ）中、Ａ^１、Ａ^２、Ａ^３およびＡ^４の一態様が示す芳香族性複素環としては、例えば、フラン環、ピロール環、チオフェン環、オキサジアゾール環（１，３，４－オキサジアゾール）、チアジアゾール環（１，３，４－チアジアゾール）、ピリジン環、ピラジン環（１，４－ジアジン）、ピリミジン環（１，３－ジアジン）、ピリダジン環（１，２－ジアジン）、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、フェナンスロリン環などが挙げられる。
これらのうち、チオフェン環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環が好ましい。

また、上記式（Ｉ）中、Ａ^１、Ａ^２、Ａ^３およびＡ^４が有していてもよい置換基としては、上記式（Ｉ）中のＰ^１およびＰ^２の一態様が示す置換基と同様のものが挙げられる。中でも、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、または、ハロゲン原子が好ましい。
アルキル基としては、炭素数１～１８の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基が好ましく、炭素数１～８のアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔ－ブチル基およびシクロヘキシル基など）がより好ましく、炭素数１～４のアルキル基が更に好ましく、メチル基またはエチル基が特に好ましい。
アルコキシ基としては、炭素数１～１８のアルコキシ基が好ましく、炭素数１～８のアルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ－ブトキシ基およびメトキシエトキシ基など）がより好ましく、炭素数１～４のアルコキシ基が更に好ましく、メトキシ基またはエトキシ基が特に好ましい。
アルコキシカルボニル基としては、上記で例示したアルキル基にオキシカルボニル基（－Ｏ－ＣＯ－基）が結合した基が挙げられ、中でも、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ｎ－プロポキシカルボニル基またはイソプロポキシカルボニル基が好ましく、メトキシカルボニル基がより好ましい。
アルキルカルボニルオキシ基としては、上記で例示したアルキル基にカルボニルオキシ基（－ＣＯ－Ｏ－基）が結合した基が挙げられ、中でも、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ｎ－プロピルカルボニルオキシ基またはイソプロピルカルボニルオキシ基が好ましく、メチルカルボニルオキシ基がより好ましい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子等が挙げられ、中でも、フッ素原子または塩素原子が好ましい。

上記式（Ｉ）中、Ｙ^１およびＹ^２は、上述した通り、それぞれ独立に、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＯＣＨ_２－、－ＣＨ_２Ｏ－、－ＣＨ_２ＣＨ_２－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯ－Ｓ－、－Ｓ－ＣＯ－、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－、－ＣＯ－ＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＳＣＨ_２－、－ＣＨ_２Ｓ－、－ＣＦ_２Ｏ－、－ＯＣＦ_２－、－ＣＦ_２Ｓ－、－ＳＣＦ_２－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＯＣＯ－、－ＣＯＯ－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝Ｎ－、－Ｎ＝ＣＨ－、－ＣＨ＝Ｎ－Ｎ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－、－Ｃ≡Ｃ－、または、単結合を表す。
これらのうち、－Ｏ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｃ≡Ｃ－、および、単結合のいずれかであることが好ましい。

上記式（Ｉ）中、ｍ１およびｍ２は、上述した通り、それぞれ独立に、０～５の整数であり、１～４の整数であることが好ましく、１または２であることがより好ましい。

上記式（Ｉ）中、Ｚは、上述した通り、直鎖状または分岐状のアルキレン基を表すが、Ａ^２とＡ^３とを最短距離で結んだ結合上の原子の数が３個または５個以上である。
また、Ｚが示すアルキレン基を構成する１個の－ＣＨ_２－または隣接していない２個以上の－ＣＨ_２－は、－Ｏ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＯＣＯＯ－、－ＮＲＣＯ－、－ＣＯＮＲ－、－ＮＲＣＯＯ－、－ＯＣＯＮＲ－、－ＣＯ－、－Ｓ－、－ＳＯ_２－、－ＮＲ－、－ＮＲＳＯ_２－、または、－ＳＯ_２ＮＲ－で置換されていてもよい。Ｒは、水素原子または炭素数１～４のアルキル基を表す。なお、－ＣＯＯ－などの多原子で構成される２価の連結基で置換される場合であっても、置換される対象は１個の－ＣＨ_２－である。
ここで、上記式（Ｉ）における「Ａ^２－Ｚ－Ａ^３」の部分構造の一例を下記式で表すが、下記例におけるＡ^２とＡ^３とを最短距離で結んだ結合上の原子の数は、下記式中にも明示する通り、６である。

Ｚが示すアルキレン基としては、例えば、炭素数が３または５～１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基が挙げられ、具体的には、プロピレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、メチルヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、ドデシレン基などが好適に挙げられる。
また、Ｚが示すアルキレン基を構成する－ＣＨ_２－を置換する対象としては、上述したもののうち、－Ｏ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｓ－、－ＮＲ－が好ましい。

化合物ＲＩとしては、具体的には、例えば、以下に示す化合物ＲＩ－１～化合物ＲＩ－３３が挙げられる。

〔化合物ＲＩＩ〕
化合物ＲＩＩは、下記式（ＩＩ）で表される化合物である。

上記式（ＩＩ）中、Ｐ^３およびＰ^４は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。
また、Ｓ^３およびＳ^４は、それぞれ独立に、単結合または２価の連結基を表す。
また、Ａ^５およびＡ^６は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、非芳香族環、芳香族環または芳香族性複素環を表す。ただし、Ａ^５を複数有する場合、複数のＡ^５は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、Ａ^６を複数有する場合、複数のＡ^６は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、Ｙ^３およびＹ^４は、それぞれ独立に、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＯＣＨ_２－、－ＣＨ_２Ｏ－、－ＣＨ_２ＣＨ_２－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯ－Ｓ－、－Ｓ－ＣＯ－、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－、－ＣＯ－ＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＳＣＨ_２－、－ＣＨ_２Ｓ－、－ＣＦ_２Ｏ－、－ＯＣＦ_２－、－ＣＦ_２Ｓ－、－ＳＣＦ_２－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＯＣＯ－、－ＣＯＯ－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＯＯ－ＣＨ_２ＣＨ_２－、－ＯＣＯ－ＣＨ_２ＣＨ_２－、－ＣＨ_２ＣＨ_２－ＣＯＯ－、－ＣＨ_２ＣＨ_２－ＯＣＯ－、－ＣＯＯ－ＣＨ_２－、－ＯＣＯ－ＣＨ_２－、－ＣＨ_２－ＣＯＯ－、－ＣＨ_２－ＯＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝Ｎ－、－Ｎ＝ＣＨ－、－ＣＨ＝Ｎ－Ｎ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－、－Ｃ≡Ｃ－、または、単結合を表す。ただし、Ｙ^３を複数有する場合、複数のＹ^３は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、Ｙ^４を複数有する場合、複数のＹ^４は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、ｍ３およびｍ４は、それぞれ独立に、０～５の整数を表す。
また、Ｂは、置換基を有していてもよい、下記式（Ｂ－１）～（Ｂ－１１）で表されるいずれかの基を表す。
ただし、上記式（Ｂ－１）～（Ｂ－１１）中の炭素原子は、窒素原子、酸素原子または硫黄原子で置換されていてもよい。
上記式（Ｂ－４）～（Ｂ－８）、（Ｂ－１０）および（Ｂ－１１）中のＸは、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表し、上記式（Ｂ－５）中の２個のＸは、それぞれ同一の原子であっても異なる原子であってもよく、上記式（Ｂ－６）中の２個のＸは、それぞれ同一の原子であっても異なる原子であってもよい。
Ｂが上記式（Ｂ－１１）で表される基である場合、Ｂと結合するＹ^３およびＹ^４は、いずれも単結合を表す。

上記式（ＩＩ）中、Ｐ^３およびＰ^４の一態様が示す置換基としては、上記式（Ｉ）中のＰ^１およびＰ^２の一態様が示す置換基と同様のものが挙げられ、好適な態様も同様である。

本発明においては、作製される光学素子の耐久性が向上する理由から、Ｐ^３およびＰ^４の少なくとも一方が重合性基を表すことが好ましく、Ｐ^３およびＰ^４の両方が重合性基を表すことがより好ましい。

上記式（ＩＩ）中、Ｓ^３およびＳ^４の一態様が示す２価の連結基としては、上記式（Ｉ）中のＳ^１およびＳ^２の一態様が示す２価の連結基と同様のものが挙げられ、好適な態様も同様である。なお、Ｓ^３およびＳ^４としては、単結合であることも好ましい。

上記式（ＩＩ）中、Ａ^５およびＡ^６が示す「置換基を有していてもよい、非芳香族環、芳香族環または芳香族性複素環」としては、上記式（Ｉ）中のＡ^１、Ａ^２、Ａ^３およびＡ^４が示す「置換基を有していてもよい、非芳香族環、芳香族環または芳香族性複素環」と同様のものが挙げられ、好適な態様も同様である。

上記式（ＩＩ）中、Ｙ^３およびＹ^４は、上述した通り、それぞれ独立に、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＯＣＨ_２－、－ＣＨ_２Ｏ－、－ＣＨ_２ＣＨ_２－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯ－Ｓ－、－Ｓ－ＣＯ－、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－、－ＣＯ－ＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＳＣＨ_２－、－ＣＨ_２Ｓ－、－ＣＦ_２Ｏ－、－ＯＣＦ_２－、－ＣＦ_２Ｓ－、－ＳＣＦ_２－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＯＣＯ－、－ＣＯＯ－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＯＯ－ＣＨ_２ＣＨ_２－、－ＯＣＯ－ＣＨ_２ＣＨ_２－、－ＣＨ_２ＣＨ_２－ＣＯＯ－、－ＣＨ_２ＣＨ_２－ＯＣＯ－、－ＣＯＯ－ＣＨ_２－、－ＯＣＯ－ＣＨ_２－、－ＣＨ_２－ＣＯＯ－、－ＣＨ_２－ＯＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝Ｎ－、－Ｎ＝ＣＨ－、－ＣＨ＝Ｎ－Ｎ＝ＣＨ－、－ＣＦ＝ＣＦ－、－Ｃ≡Ｃ－、または、単結合を表す。
これらのうち、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯ－ＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｎ＝Ｎ－、－Ｃ≡Ｃ－、および、単結合のいずれかであることが好ましい。

上記式（ＩＩ）中、ｍ３およびｍ４は、上述した通り、それぞれ独立に、０～５の整数であり、１～４の整数であることが好ましく、１～３の整数であることがより好ましい。

上記式（ＩＩ）中、Ｂは、上述した通り、置換基を有していてもよい、上記式（Ｂ－１）～（Ｂ－１１）で表されるいずれかの基を表す。
ここで、上記式（Ｂ－１）～（Ｂ－１１）で表されるいずれかの基が有していてもよい置換基としては、上記式（Ｉ）中のＰ^１およびＰ^２の一態様が示す置換基と同様のものが挙げられる。中でも、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、または、ハロゲン原子が好ましい。なお、これらの具体例は、上記式（Ｉ）中のＡ^１、Ａ^２、Ａ^３およびＡ^４が有していてもよい置換基の具体例と同様である。

化合物ＲＩＩとしては、具体的には、例えば、以下に示す化合物ＲＩＩ－１～化合物ＲＩＩ－３２が挙げられる。

〔界面活性剤〕
特定液晶組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。
界面活性剤は、安定的に、または迅速に、ネマチック液晶層の配向に寄与する配向制御剤として機能できる化合物が好ましい。界面活性剤としては、例えば、シリコ－ン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が挙げられ、フッ素系界面活性剤が好ましく例示される。

界面活性剤の具体例としては、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物、特開２０１２－２０３２３７号公報の段落［００３１］～［００３４］に記載の化合物、特開２００５－９９２４８号公報の段落［００９２］および［００９３］中に例示されている化合物、特開２００２－１２９１６２号公報の段落［００７６］～［００７８］および段落［００８２］～［００８５］中に例示されている化合物、ならびに、特開２００７－２７２１８５号公報の段落［００１８］～［００４３］等に記載のフッ素（メタ）アクリレート系ポリマーが挙げられる。
なお、界面活性剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
フッ素系界面活性剤として、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物が好ましい。

任意の界面活性剤の添加量は、重合性液晶化合物の質量に対して０．０１～１０質量％が好ましく、０．０１～５質量％がより好ましく、０．０２～３質量％がさらに好ましく、０．０２～１質量％が最も好ましい。

〔キラル剤（光学活性化合物）〕
特定液晶組成物は、キラル剤を含んでいてもよい。
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。キラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向または螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物（例えば、液晶デバイスハンドブック、第３章４－３項、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）用キラル剤、１９９頁、日本学術振興会第１４２委員会編、１９８９に記載）、イソソルビド、および、イソマンニド誘導体等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または面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファン、および、これらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であるのが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であるのが好ましく、不飽和重合性基であるのがより好ましく、エチレン性不飽和重合性基であるのがさらに好ましい。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。

キラル剤が光異性化基を有する場合には、塗布、配向後に活性光線等のフォトマスク照射によって、発光波長に対応した所望の反射波長のパターンを形成することができるので好ましい。光異性化基としては、フォトクロッミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ基、アゾキシ基、または、シンナモイル基が好ましい。具体的な化合物として、特開２００２－０８０４７８号公報、特開２００２－０８０８５１号公報、特開２００２－１７９６６８号公報、特開２００２－１７９６６９号公報、特開２００２－１７９６７０号公報、特開２００２－１７９６８１号公報、特開２００２－１７９６８２号公報、特開２００２－３３８５７５号公報、特開２００２－３３８６６８号公報、特開２００３－３１３１８９号公報、および、特開２００３－３１３２９２号公報等に記載の化合物を用いることができる。

任意のキラル剤の含有量は、重合性液晶化合物の含有モル量に対して０モル％～２００モル％が好ましく、０モル％～３０モル％がより好ましく、０．０１～２００モル％が好ましく、０．１～２００モル％がより好ましく、０．１～３０モル％がさらに好ましく、１～３０モル％が最も好ましい。

〔重合開始剤〕
特定液晶組成物は、重合開始剤を含むのが好ましい。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のが好ましい。
光重合開始剤の例には、α－カルボニル化合物（米国特許第２３６７６６１号、米国特許第２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許第２４４８８２８号明細書記載）、α－炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許第２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許第３０４６１２７号、米国特許第２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ－アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許第３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０－１０５６６７号公報、米国特許第４２３９８５０号明細書記載）、ならびに、オキサジアゾール化合物（米国特許第４２１２９７０号明細書記載）等が挙げられる。
任意の光重合開始剤の含有量は、重合性液晶化合物の質量に対して０．１～２０質量％が好ましく、０．５～１２質量％がより好ましい。

〔架橋剤〕
特定液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含んでいてもよい。架橋剤としては、紫外線、熱、および、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
架橋剤は特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートおよびペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等の多官能アクリレート化合物；グリシジル（メタ）アクリレートおよびエチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物；２，２－ビスヒドロキシメチルブタノール－トリス［３－（１－アジリジニル）プロピオネート］および４，４－ビス（エチレンイミノカルボニルアミノ）ジフェニルメタン等のアジリジン化合物；ヘキサメチレンジイソシアネートおよびビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物；オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物；ならびに、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）３－アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物が挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
任意の架橋剤の含有量は、液晶組成物の固形分質量に対して、３～２０質量％が好ましく、５～１５質量％がより好ましい。架橋剤の含有量が上記範囲内であれば、作製される光学素子の耐久性が向上する。

〔その他の添加剤〕
特定液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、および、金属酸化物微粒子等を、光学的性能等を低下させない範囲で添加できる。

特定液晶組成物は、光学異方性層を形成する際には、液体として用いられるのが好ましい。
液晶組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒は特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましい。
有機溶媒としては、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、および、エーテル類が挙げられる。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好ましい。

以下、本発明の光学素子について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。

図１に、本発明の光学素子の一例を概念的に示す。
図１に示すように、光学素子１０は、支持体１２と、光配向膜１４と、上述した特定液晶組成物を用いて形成された光学異方性層であるコレステリック液晶層１６と、を有する。コレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相を固定してなる層である。

なお、図示例の光学素子１０は、支持体１２と、光配向膜１４と、コレステリック液晶層１６とを有するが、本発明は、これに制限はされない。
すなわち、本発明の光学素子は、支持体１２の一面に光配向膜１４およびコレステリック液晶層１６を形成した後に、支持体１２を剥離した、光配向膜１４およびコレステリック液晶層１６（光学異方性層）のみを有するものでもよい。

〔支持体〕
光学素子１０において、支持体１２は、光配向膜１４およびコレステリック液晶層１６を支持するものである。

支持体１２は、光配向膜１４およびコレステリック液晶層１６を支持できるものであれば、各種のシート状物（フィルム、板状物）が利用可能である。
なお、支持体１２は、対応する光に対する透過率が５０％以上であるのが好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、８５％以上であるのがさらに好ましい。

支持体１２の厚さには、制限はなく、光学素子１０の用途および支持体１２の形成材料等に応じて、光配向膜１４、コレステリック液晶層を保持できる厚さを、適宜、設定すればよい。
支持体１２の厚さは、１～１０００μｍが好ましく、３～２５０μｍがより好ましく、５～１５０μｍがさらに好ましい。

支持体１２は単層であっても、多層であってもよい。
単層である場合の支持体１２としては、ガラス、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、および、ポリオレフィン等からなる支持体１２が例示される。多層である場合の支持体１２の例としては、前述の単層の支持体のいずれかを基板として含み、この基板の表面に他の層を設けたもの等が例示される。

〔光配向膜〕
光学素子１０において、支持体１２の表面には光配向膜１４が配置される。
光配向膜１４は、光学素子１０のコレステリック液晶層１６を形成する際に、重合性液晶化合物２０（以下、「液晶化合物２０」と略す。）を所定の液晶配向パターンに配向するための配向膜である。
後述するが、光学素子１０において、本発明における光学異方性層であるコレステリック液晶層１６は、液晶化合物２０に由来する光学軸２０Ａ（図３参照）の向きが、面内の一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する。従って、光配向膜１４は、コレステリック液晶層１６が、この液晶配向パターンを形成できるように、形成される。
以下の説明では、『光学軸２０Ａの向きが回転』を単に『光学軸２０Ａが回転』とも言う。

光配向膜１４を構成する材料は、特に制限されない。例えば、シンナメート基を有する化合物（低分子化合物、モノマー、または、重合体）が挙げられる。なかでも、着色がより抑制される点で、光配向膜１４は、シンナメート基を有する重合体を含むことが好ましい。
シンナメート基を有する重合体を形成する主鎖としては、ポリ（メタ）アクリレート、ポリイミド、ポリウレタン、ポリアミック酸、ポリマレインイミド、ポリエーテル、ポリビニルエーテル、ポリエステル、ポリビニルエステル、ポリスチレン誘導体、ポリシロキサン、シクロオレフィン系ポリマー、エポキシ重合体、およびこれらの共重合体が挙げられる。
また、シンナメート基を有するモノマーとしては、上述した重合体を構成する繰り返し単位を与えるモノマーが挙げられる。

シンナメート基を有する重合体は、液晶性を示すことが好ましい。液晶性を示すことで、シンナメート基の配向度が向上するため、コレステリック液晶層が配向しやすくなる。
また、光学素子の回折効率がより向上する。
液晶性を示す重合体としては、例えば，液晶性高分子のメソゲン成分として多用されているビフェニル基、ターフェニル基、ナフタレン基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基、または、これらの誘導体の置換基（メソゲン基）を側鎖として有し、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、Ｎ－フェニルマレイミド、または、シロキサン等の構造を主鎖に有する重合体が挙げられる。
メソゲン成分を含む側鎖と、シンナメート基とはそれぞれ独立の側鎖であってもよく、また、同一の側鎖内に含まれていてもよい。
メソゲン成分を含まずに液晶性を示す重合体としては、例えば、側鎖末端にカルボキシル基を有する重合体が挙げられる。この重合体は、側鎖末端のカルボキシル基の水素結合による二量体の形成により、液晶相を発現する材料である。
末端にカルボキシル基を有する側鎖と、シンナメート基とはそれぞれ独立の側鎖であってもよく、また、同一の側鎖内に含まれていてもよいが、独立の側鎖であるほうが好ましい。

シンナメート基を有する重合体は、必要に応じて、さらに重合性基または架橋性基を含む側鎖を有していてもよい。
重合性基としては、ラジカル重合性基またはカチオン重合性基が好ましく、（メタ）アクリレート基、エポキシ基、または、オキセタニル基がより好ましい。
架橋性基とは光または熱により後述する架橋剤と結合する部位であり、具体的な官能基は架橋剤の種類によるが、例えば、架橋剤としてエポキシ化合物、メチロール化合物、イソシアナート化合物等を用いる場合、ヒドロキシ基、カルボキシ基、フェノール性ヒドロキシ基、メルカプト基、グリシジル基、および、アミド基が挙げられる。なかでも、反応性の点から、脂肪族ヒドロキシ基が好ましく、第１級のヒドロキシ基がより好ましい。

シンナメート基を有する低分子化合物としては、国際公開第２０１６／００２７２２号の［００４２］～［００５３］段落、国際公開第２０１５／０５６７４１号の［００３０］～［００５１］段落に記載された化合物のうち、シンナメート基を有するものが例示される。
これらの低分子化合物と反応して共有結合を形成しうる官能基を有するポリマーとしては、国際公開第２０１６／００２７２２号の［００９１］～［０１３４］段落に記載されたポリマー、国際公開第２０１５／１２９８９０号の［００４５］～［００９２］段落に記載されたポリマー、国際公開第２０１５／０３００００号の［００５７］～［００８７］段落に記載されたポリマー、国際公開第２０１４／１７１３７６号の［００５１］～［００８６］段落に記載されたポリマー、国際公開第２０１４／１０４３２０号の［００４２］～［００５８］段落に記載されたポリマーが例示される。

光配向膜１４は、上述した材料（例えば、シンナメート基を有する重合体）を含む光配向膜形成用組成物を用いて形成されることが好ましい。
光配向膜形成用組成物には、架橋剤、光重合開始剤、界面活性剤、溶媒、レオロジー調整剤、顔料、染料、保存安定剤、消泡剤、および、酸化防止剤等の他の成分が含まれていてもよい。

光配向膜１４に用いられる光配向材料としては、他に、例えば、特開２００６－２８５１９７号公報、特開２００７－７６８３９号公報、特開２００７－１３８１３８号公報、特開２００７－９４０７１号公報、特開２００７－１２１７２１号公報、特開２００７－１４０４６５号公報、特開２００７－１５６４３９号公報、特開２００７－１３３１８４号公報、特開２００９－１０９８３１号公報、特許第３８８３８４８号公報および特許第４１５１７４６号公報に記載のアゾ化合物、特開２００２－２２９０３９号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開２００２－２６５５４１号公報および特開２００２－３１７０１３号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミドおよび／またはアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第４２０５１９５号および特許第４２０５１９８号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表２００３－５２０８７８号公報、特表２００４－５２９２２０号公報および特許第４１６２８５０号に記載の光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミドおよび光架橋性エステル、ならびに、特開平９－１１８７１７号公報、特表平１０－５０６４２０号公報、特表２００３－５０５５６１号公報、国際公開第２０１０／１５０７４８号、特開２０１３－１７７５６１号公報および特開２０１４－１２８２３号公報に記載の光二量化可能な化合物、特にシンナメート化合物、カルコン化合物およびクマリン化合物等が、好ましい例として例示される。

中でも、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミド、光架橋性エステル、シンナメート化合物、および、カルコン化合物は、好適に利用される。

配向膜の厚さには制限はなく、配向膜の形成材料に応じて、必要な配向機能を得られる厚さを、適宜、設定すればよい。

配向膜の厚さは、０．０１～５μｍが好ましく、０．０５～２μｍがより好ましい。

配向膜の形成方法には、制限はなく、配向膜の形成材料に応じた公知の方法が、各種、利用可能である。一例として、配向膜を支持体１２の表面に塗布して乾燥させた後、配向膜をレーザー光によって露光して、配向パターンを形成する方法が挙げられる。

架橋剤は、シンナメート基を有する化合物、または、上記化合物と反応して共有結合を形成しうる官能基を有するポリマー等と反応して架橋構造を形成してもよく、また、これらと反応せず別個の架橋構造を形成するものであってもよい。
架橋剤としては、（メタ）アクリレート化合物、エポキシ化合物、メチロール化合物、および、イソシアナート化合物が挙げられる。
これら架橋剤の反応トリガーまたは反応促進のために、必要に応じて、ラジカル開始剤、酸発生剤、または、塩基発生剤を用いてもよい。

光重合開始剤としては、少量の光照射により均一な膜を形成させるために一般に知られている汎用の光重合開始剤をいずれも用いることができる。具体例としては、アゾニトリル系光重合開始剤、α－アミノケトン系光重合開始剤、アセトフェノン系光重合開始剤、ベンゾイン系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、チオキサントン系光重合開始剤、トリアジン系光重合開始剤、カルバゾール系光重合開始剤、および、イミダゾール系光重合開始剤が挙げられる。
光重合開始剤は、いずれかを単独で用いてもよいし、２種以上を併せて用いてもよい。

界面活性剤としては、均一な膜を形成させるために一般に用いられている界面活性剤をいずれも用いることができる。界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、および、両性界面活性剤が挙げられる。

溶媒としては、上記の各成分を溶解できるものであれば特に制限されるものでなく、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジ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モノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、２－ブタノン、３－メチル－２－ペンタノン、２－ペンタノン、２－ヘプタノン、γ―ブチロラクトン、２－ヒドロキシプロピオン酸エチル、２－ヒドロキシ－２－メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、２－ヒドロキシ－３－メチルブタン酸メチル、３－メトキシプロピオン酸メチル、３－メトキシプロピオン酸エチル、３－エトキシプロピオン酸エチル、３－エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、および、Ｎ－メチルピロリドンが挙げられる。

光配向膜１４の製造方法としては、例えば、光配向膜形成用組成物を、基材に塗布し、溶媒を留去して膜（光配向前駆体膜）とした後、該膜に異方性を有する光を照射し、さらにこれを加熱して液晶配向能を生じさせることにより、光配向膜を製造する方法が挙げられる。
光配向膜形成用組成物の塗布方法としては、例えば、スピンコート法、バーコート法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、および、スプレーコーター法が挙げられる。
また、照射する光は、赤外線、可視光線、紫外線、Ｘ線、および、荷電粒子線等の照射により化学反応を生じさせることができる照射線であれば、特に制限されないが、通常、照射線は２００～５００ｎｍの波長を有する場合が多い。
光照射の後に、加熱を施すと、加熱重合が進行し、光、熱等に対してより高い耐久性の光配向膜が得られるので好ましい。

図１０に、光配向前駆体膜１４０を露光して、配向パターンを形成する露光装置の一例を概念的に示す。
図１０に示す露光装置６０は、レーザー６２を備えた光源６４と、レーザー６２が出射したレーザー光Ｍの偏光方向を変えるλ／２板６５と、レーザー６２が出射したレーザー光Ｍを光線ＭＡおよびＭＢの２つに分離する偏光ビームスプリッター６８と、分離された２つの光線ＭＡおよびＭＢの光路上にそれぞれ配置されたミラー７０Ａおよび７０Ｂと、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂと、を備える。
なお、光源６４は直線偏光Ｐ₀を出射する。λ／４板７２Ａは、直線偏光Ｐ₀（光線ＭＡ）を右円偏光Ｐ_Rに、λ／４板７２Ｂは直線偏光Ｐ₀（光線ＭＢ）を左円偏光Ｐ_Lに、それぞれ変換する。

配向パターンを形成される前の光配向前駆体膜１４０を有する支持体１２が露光部に配置され、２つの光線ＭＡと光線ＭＢとを光配向前駆体膜１４０上において交差させて干渉させ、その干渉光を光配向前駆体膜１４０に照射して露光する。
この際の干渉により、光配向前駆体膜１４０に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。これにより、光配向膜１４において、配向状態が周期的に変化する配向パターンが得られる。
露光装置６０においては、２つの光線ＭＡおよびＭＢの交差角αを変化させることにより、配向パターンの周期を調節できる。すなわち、露光装置６０においては、交差角αを調節することにより、液晶化合物２０に由来する光学軸２０Ａが一方向に沿って連続的に回転する配向パターンにおいて、光学軸２０Ａが回転する１方向における、光学軸２０Ａが１８０°回転する１周期の長さを調節できる。
このような配向状態が周期的に変化した配向パターンを有する光配向膜１４上に、コレステリック液晶層を形成することにより、後述するように、液晶化合物２０に由来する光学軸２０Ａが一方向に沿って連続的に回転する液晶配向パターンを有する、コレステリック液晶層を形成できる。
また、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂの光学軸を、それぞれ、９０°回転することにより、光学軸２０Ａの回転方向を逆にすることができる。

〔コレステリック液晶層〕
光学素子１０において、光配向膜１４の表面には、コレステリック液晶層１６が形成される。
上述のように、コレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相を固定してなる層である。

なお、図１においては、図面を簡略化して光学素子１０の構成を明確に示すために、コレステリック液晶層１６は、光配向膜１４の表面およびコレステリック液晶層１６の表面の液晶化合物２０（液晶化合物分子）のみを概念的に示している。
しかしながら、コレステリック液晶層１６は、図２に概念的に示すように、通常のコレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層と同様に、液晶化合物２０が螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造を有し、液晶化合物２０が螺旋状に１回転（３６０°回転）して積み重ねられた構成を螺旋１ピッチとして、螺旋状に旋回する液晶化合物２０が、複数ピッチ、積層された構造を有する。すなわち、図２に示すコレステリック液晶層１６は、液晶化合物２０に由来する光学軸の向きが厚み方向に捩じれて回転する領域を有するものである。

周知のように、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層は、波長選択反射性を有する。
後に詳述するが、コレステリック液晶層の選択的な反射波長域は、上述した螺旋１ピッチの厚さ方向の長さ（図２に示すピッチＰ）に依存する。

前述のように、コレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層である。すなわち、コレステリック液晶層１６は、コレステリック構造を有する液晶化合物２０（液晶材料）からなる層である。

（コレステリック液晶相）
コレステリック液晶相は、特定の波長において選択反射性を示すことが知られている。
一般的なコレステリック液晶相において、選択反射の中心波長（選択反射中心波長）λは、コレステリック液晶相における螺旋のピッチＰに依存し、コレステリック液晶相の平均屈折率ｎとλ＝ｎ×Ｐの関係に従う。そのため、この螺旋ピッチを調節することによって、選択反射中心波長を調節することができる。
コレステリック液晶相の選択反射中心波長は、ピッチＰが長いほど、長波長になる。
なお、螺旋のピッチＰとは、上述したように、コレステリック液晶相の螺旋構造１ピッチ分（螺旋の周期）であり、言い換えれば、螺旋の巻き数１回分であり、すなわち、コレステリック液晶相を構成する液晶化合物のダイレクター（棒状液晶であれば長軸方向）が３６０°回転する螺旋軸方向の長さである。

コレステリック液晶相の螺旋ピッチは、コレステリック液晶層を形成する際に、液晶化合物と共に用いるキラル剤の種類、および、キラル剤の添加濃度に依存する。従って、これらを調節することによって、所望の螺旋ピッチを得ることができる。
なお、ピッチの調節については富士フイルム研究報告Ｎｏ．５０（２００５年）ｐ．６０－６３に詳細な記載がある。螺旋のセンスおよびピッチの測定法については「液晶化学実験入門」日本液晶学会編 シグマ出版２００７年出版、４６頁、および、「液晶便覧」液晶便覧編集委員会 丸善 １９６頁に記載される方法を用いることができる。

コレステリック液晶相は、特定の波長において左右いずれかの円偏光に対して選択反射性を示す。反射光が右円偏光であるか左円偏光であるかは、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向（センス）による。コレステリック液晶相による円偏光の選択反射は、コレステリック液晶層の螺旋の捩れ方向が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。
なお、コレステリック液晶相の旋回の方向は、コレステリック液晶層を形成する液晶化合物の種類および／または添加されるキラル剤の種類によって調節できる。

また、選択反射を示す選択反射波長域（円偏光反射波長域）の半値幅Δλ（ｎｍ）は、コレステリック液晶相のΔｎと螺旋のピッチＰとに依存し、Δλ＝Δｎ×Ｐの関係に従う。そのため、選択反射波長域（選択的な反射波長域）の幅の制御は、Δｎを調節して行うことができる。Δｎは、コレステリック液晶層を形成する液晶化合物の種類およびその混合比率、ならびに、配向固定時の温度により調節できる。
反射波長域の半値幅は、回折素子の用途に応じて調節され、例えば１０～５００ｎｍであればよく、好ましくは２０～３００ｎｍであり、より好ましくは３０～１００ｎｍである。

（コレステリック液晶層の形成方法）
コレステリック液晶層１６は、上述した特定液晶組成物を用いてコレステリック液晶相を層状に固定して形成できる。
コレステリック液晶相を固定した構造は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、外場または外力によって配向形態に変化を生じさせることがない状態に変化した構造が好ましい。
なお、コレステリック液晶相を固定した構造においては、コレステリック液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、コレステリック液晶層において、液晶化合物２０は液晶性を示さなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、液晶性を失っていてもよい。

コレステリック液晶層を形成する際には、コレステリック液晶層の形成面に上述した特定液晶組成物を塗布して、液晶化合物をコレステリック液晶相の状態に配向した後、液晶化合物を硬化して、コレステリック液晶層とするのが好ましい。
すなわち、光配向膜１４上にコレステリック液晶層を形成する場合には、光配向膜１４に液晶組成物を塗布して、液晶化合物をコレステリック液晶相の状態に配向した後、液晶化合物を硬化して、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層を形成するのが好ましい。
液晶組成物の塗布は、インクジェットおよびスクロール印刷等の印刷法、ならびに、スピンコート、バーコートおよびスプレー塗布等のシート状物に液体を一様に塗布できる公知の方法が全て利用可能である。

塗布された液晶組成物は、必要に応じて乾燥および／または加熱され、その後、硬化され、コレステリック液晶層を形成する。この乾燥および／または加熱の工程で、液晶組成物中の液晶化合物がコレステリック液晶相に配向すればよい。加熱を行う場合、加熱温度は、２００℃以下が好ましく、１３０℃以下がより好ましい。

配向させた液晶化合物は、必要に応じて、さらに重合される。重合は、熱重合、および、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。光照射は、紫外線を用いるのが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ²～５０Ｊ／ｃｍ²が好ましく、５０～１５００ｍＪ／ｃｍ²がより好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下または窒素雰囲気下で光照射を実施してもよい。照射する紫外線の波長は２５０～４３０ｎｍが好ましい。

コレステリック液晶層の厚さには、制限はなく、光学素子１０の用途、コレステリック液晶層に要求される光の反射率、および、コレステリック液晶層の形成材料等に応じて、必要な光の反射率が得られる厚さを、適宜、設定すればよい。

（コレステリック液晶層の液晶配向パターン）
光学素子１０において、光学異方性層であるコレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相を形成する液晶化合物２０に由来する光学軸２０Ａの向きが、コレステリック液晶層の面内において、一方向に連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。
なお、液晶化合物２０に由来する光学軸２０Ａとは、液晶化合物２０において屈折率が最も高くなる軸である。例えば、液晶化合物２０が棒状液晶化合物である場合には、光学軸２０Ａは、棒形状の長軸方向に沿っている。以下の説明では、液晶化合物２０に由来する光学軸２０Ａを、『液晶化合物２０の光学軸２０Ａ』または『光学軸２０Ａ』ともいう。

図３に、コレステリック液晶層１６の平面図を概念的に示す。
なお、平面図とは、コレステリック液晶層１６を、図１において、光学素子１０の上方から見た図であり、すなわち、光学素子１０を厚さ方向（＝各層（膜）の積層方向）から見た図である。
また、図３では、本発明の光学素子１０の構成を明確に示すために、図１と同様、液晶化合物２０は光配向膜１４の表面の液晶化合物２０のみを示している。

図３に示すように、コレステリック液晶層１６を構成する液晶化合物２０は、光配向膜１４の表面において、下層の光配向膜１４に形成された配向パターンに応じて、コレステリック液晶層１６の面内において、矢印Ｘで示す所定の一方向に沿って、光学軸２０Ａの向きが連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。図示例においては、液晶化合物２０の光学軸２０Ａが、矢印Ｘ方向に沿って、時計回りで連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有する。
コレステリック液晶層１６を構成する液晶化合物２０は、矢印Ｘ、および、この一方向（矢印Ｘ方向）と直交する方向に、二次元的に配列された状態になっている。
以下の説明では、矢印Ｘ方向と直交する方向を、便宜的にＹ方向とする。すなわち、矢印Ｙ方向とは、液晶化合物２０の光学軸２０Ａの向きが、コレステリック液晶層の面内において、連続的に回転しながら変化する一方向と直交する方向である。従って、図１、図２および後述する図４では、Ｙ方向は、紙面に直交する方向となる。

液晶化合物２０の光学軸２０Ａの向きが矢印Ｘ方向（所定の一方向）に連続的に回転しながら変化しているとは、具体的には、矢印Ｘ方向に沿って配列されている液晶化合物２０の光学軸２０Ａと、矢印Ｘ方向とが成す角度が、矢印Ｘ方向の位置によって異なっており、矢印Ｘ方向に沿って、光学軸２０Ａと矢印Ｘ方向とが成す角度がθからθ＋１８０°あるいはθ－１８０°まで、順次、変化していることを意味する。
なお、矢印Ｘ方向に互いに隣接する液晶化合物２０の光学軸２０Ａの角度の差は、４５°以下であるのが好ましく、１５°以下であるのがより好ましく、より小さい角度であるのがさらに好ましい。

一方、コレステリック液晶層１６を形成する液晶化合物２０は、矢印Ｘ方向と直交するＹ方向、すなわち、光学軸２０Ａが連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光学軸２０Ａの向きが等しい。
言い換えれば、コレステリック液晶層１６を形成する液晶化合物２０は、Ｙ方向では、液晶化合物２０の光学軸２０Ａと矢印Ｘ方向とが成す角度が等しい。

コレステリック液晶層１６においては、このような液晶化合物２０の液晶配向パターンにおいて、面内で光学軸２０Ａが連続的に回転して変化する矢印Ｘ方向において、液晶化合物２０の光学軸２０Ａが１８０°回転する長さ（距離）を、液晶配向パターンにおける１周期の長さΛとする。
すなわち、矢印Ｘ方向に対する角度が等しい２つの液晶化合物２０の、矢印Ｘ方向の中心間の距離を、１周期の長さΛとする。具体的には、図３（図４）に示すように、矢印Ｘ方向と光学軸２０Ａの方向とが一致する２つの液晶化合物２０の、矢印Ｘ方向の中心間の距離を、１周期の長さΛとする。以下の説明では、この１周期の長さΛを『１周期Λ』とも言う。
コレステリック液晶層１６において、コレステリック液晶層の液晶配向パターンは、この１周期Λを、矢印Ｘ方向すなわち光学軸２０Ａの向きが連続的に回転して変化する一方向に繰り返す。

コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層は、通常、入射した光（円偏光）を鏡面反射する。
これに対して、コレステリック液晶層１６は、入射した光を、鏡面反射に対して矢印Ｘ方向に傾けて反射する。コレステリック液晶層１６は、面内において、矢印Ｘ方向（所定の一方向）に沿って光学軸２０Ａが連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有するものである。以下、図４を参照して説明する。

一例として、コレステリック液晶層１６は、赤色光の左円偏光Ｒ_Lを選択的に反射するコレステリック液晶層であるとする。従って、コレステリック液晶層１６に光が入射すると、コレステリック液晶層１６は、赤色光の左円偏光Ｒ_Lのみを反射し、それ以外の光を透過する。

コレステリック液晶層１６に入射した赤色光の左円偏光Ｒ_Lは、コレステリック液晶層によって反射される際に、各液晶化合物２０の光学軸２０Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。
ここで、コレステリック液晶層１６では、液晶化合物２０の光学軸２０Ａが矢印Ｘ方向（一方向）に沿って回転しながら変化している。そのため、光学軸２０Ａの向きによって、入射した赤色光の左円偏光Ｒ_Lの絶対位相の変化量が異なる。
さらに、コレステリック液晶層１６に形成された液晶配向パターンは、矢印Ｘ方向に周期的なパターンである。そのため、コレステリック液晶層１６に入射した赤色光の左円偏光ＲLには、図４に概念的に示すように、それぞれの光学軸２０Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑが与えられる。
また、液晶化合物２０の光学軸２０Ａの矢印Ｘ方向に対する向きは、矢印Ｘ方向と直交するＹ方向の液晶化合物２０の配列では、均一である。
これによりコレステリック液晶層１６では、赤色光の左円偏光Ｒ_Lに対して、ＸＹ面に対して矢印Ｘ方向に傾いた等位相面Ｅが形成される。
そのため、赤色光の左円偏光Ｒ_Lは、等位相面Ｅの法線方向に反射され、反射された赤色光の左円偏光Ｒ_Lは、ＸＹ面（コレステリック液晶層の主面）に対して矢印Ｘ方向に傾いた方向に反射される。

従って、光学軸２０Ａが回転する一方向である矢印Ｘ方向を、適宜、設定することで、赤色光の左円偏光Ｒ_Lの反射方向を調節できる。
例えば、矢印Ｘ方向を逆方向にして、図中左側に向かって光学軸２０Ａの回転方向を時計回りにすれば、赤色光の左円偏光Ｒ_Lの反射方向も図４とは逆方向になる。

また、矢印Ｘ方向に向かう液晶化合物２０の光学軸２０Ａの回転方向を逆にすることで、赤色光の左円偏光Ｒ_Lの反射方向を逆にできる。
すなわち、図１～図４においては、矢印Ｘ方向に向かう光学軸２０Ａの回転方向は時計回りで、赤色光の左円偏光Ｒ_Lは矢印Ｘ方向に傾けて反射されるが、これを反時計回りとすることで、赤色光の左円偏光Ｒ_Lは矢印Ｘ方向と逆方向に傾けて反射される。

さらに、同じ液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層では、液晶化合物２０の螺旋の旋回方向すなわち反射する円偏光の旋回方向によって、反射方向が逆になる。
図４に示すコレステリック液晶層１６は、螺旋の旋回方向が右捩じれで、右円偏光を選択的に反射するものであり、矢印Ｘ方向に沿って光学軸２０Ａが時計回りに回転する液晶配向パターンを有することにより、右円偏光を矢印Ｘ方向に傾けて反射する。
従って、螺旋の旋回方向が左捩じれで、左円偏光を選択的に反射するものであり、矢印Ｘ方向に沿って光学軸２０Ａが時計回りに回転する液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層は、左円偏光を矢印Ｘ方向と逆方向に傾けて反射する。

上述のように、光学素子１０のコレステリック液晶層１６は、面内において、液晶化合物２０の光学軸２０Ａが一方向に沿って連像的に回転する液晶は配向パターンを有する。また、この液晶配向パターンにおいて、光学軸２０Ａが１８０°回転する長さを１周期Λとする（図１、図３および図４参照）。
この液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層１６では、１周期Λが短いほど、上述した入射光に対する反射光の角度が大きくなる。すなわち、１周期Λが短いほど、入射光に対して、反射光を大きく傾けて反射できる。

１周期Λには、制限はなく、光学素子の用途に応じて、適宜、設定すればよい。
コレステリック液晶層１６の１周期Λは、５０．００μｍ以下が好ましく、２５．００μｍ以下がより好ましく、５．００μｍ以下がより好ましく、２．００μｍ以下がより好ましく、１．６０μｍ以下がより好ましく、０．８０μｍ以下がさらに好ましく、入射する光の波長λ以下がさらに好ましい。下限は特に制限されないが、０．２０μｍ以上の場合が多い。
１周期Λを上記範囲とすることにより、コレステリック液晶層１６による反射光の回折角度を十分に大きくできる。そのため、例えば、本発明の光学素子を、上述したＡＲグラスの導光板に光を入射するための回折素子として用いた場合に、全反射による伝播に十分な角度で、導光板に光を入射できる。

なお、この液晶配向パターンの１周期Λに関しては、後述する、本発明の別の態様の光学素子３０におけるパターン液晶層３２においても、同様である。

本発明の光学素子は、複数を積層して用いてもよい。
図５に、その一例を示す。
図５に示す概念的に積層光学素子２４は、Ｒ光学素子１０Ｒ、Ｇ光学素子１０Ｇ、および、Ｂ光学素子１０Ｂの３つの本発明の回折素子を有する。
Ｒ光学素子１０Ｒは、赤色光に対応するものであり、支持体１２と、光配向膜１４Ｒと、赤色の左円偏光Ｒ_Lを反射するコレステリック液晶層１６Ｒとを有する。
Ｇ光学素子１０Ｇは、緑色光に対応するものであり、支持体１２と、光配向膜１４Ｇと、緑色の左円偏光Ｇ_Lを反射するコレステリック液晶層１６Ｇとを有する。
Ｂ光学素子１０Ｂは、青色光に対応するものであり、支持体１２と、光配向膜１４Ｂと、青色の左円偏光Ｂ_Lを反射するコレステリック液晶層１６Ｂとを有する。
Ｒ光学素子１０Ｒ、Ｇ光学素子１０ＧおよびＢ光学素子１０Ｂにおいて、支持体、配向膜、コレステリック液晶層は、いずれも、上述した光学素子１０における支持体１２、光配向膜１４、コレステリック液晶層１６と同様のものである。ただし、各コレステリック液晶層（回折素子）は、選択的に反射する光の波長域に応じた螺旋のピッチＰを有する。

ここで、Ｒ光学素子１０Ｒ、Ｇ光学素子１０ＧおよびＢ光学素子１０Ｂは、コレステリック液晶層の選択反射中心波長の長さの順列と、コレステリック液晶層の液晶配向パターンにおける１周期Λの長さの順列とが等しい。
すなわち、積層光学素子２４においては、赤色光の反射に対応するＲ光学素子１０Ｒの選択反射中心波長が最も長く、緑色光の反射に対応するＧ光学素子１０Ｇの選択反射中心波長が次いで長く、青色光の反射に対応するＢ光学素子１０Ｂの選択反射中心波長が最も短い。
これに応じて、Ｒ光学素子１０Ｒ、Ｇ光学素子１０Ｇ、および、Ｂ光学素子１０Ｂは、Ｒ光学素子１０Ｒのコレステリック液晶層の１周期Λ_Rが最も長く、Ｇ光学素子１０Ｇのコレステリック液晶層の１周期Λ_Gが次いで長く、Ｂ光学素子１０Ｂのコレステリック液晶層の１周期Λ_Bが最も短い。

一方向（矢印Ｘ方向）に沿って液晶化合物２０の光学軸２０Ａが連続的に回転するコレステリック液晶層による光の反射角度は、反射する光の波長によって、角度が異なる。具体的には、長波長の光ほど、入射光に対する反射光の角度が大きくなる。従って、Ｒ光学素子１０Ｒが反射する赤色光が最も入射光に対する反射光の角度が大きく、Ｇ光学素子１０Ｇが反射する緑色光が次いで入射光に対する反射光の角度が大きく、Ｂ光学素子１０Ｂが反射する青色光が最も入射光に対する反射光の角度が小さい。
一方で、上述のように、一方向に沿って液晶化合物２０の光学軸２０Ａが回転する液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層は、液晶配向パターンにおいて、光学軸２０Ａが１８０°回転する１周期Λが短いほど、入射光に対する反射光の角度が大きくなる。

従って、Ｒ光学素子１０Ｒ、Ｇ光学素子１０Ｇ、および、Ｂ光学素子１０Ｂにおいて、回折素子（コレステリック液晶層）における選択反射中心波長の長さの順列と、液晶配向パターンにおける１周期Λの長さ（Λ_R、Λ_GおよびΛ_B）の順列とを等しくすることにより、図５に赤色の左円偏光Ｒ_L、緑色の左円偏光Ｇ_Lおよび青色の左円偏光Ｂ_Lを例示して示すように、積層光学素子２４が反射する光の反射角度の波長依存性を大幅に少なくして、波長の異なる光を、ほぼ同じ方向に反射できる。

なお、このように選択的に反射する波長域が異なる本発明の光学素子を積層する際には、積層順には、制限はない。

本発明の光学素子を、複数、積層する場合には、図５に示すＲ光学素子１０Ｒ、Ｇ光学素子１０Ｇ、および、Ｂ光学素子１０Ｂを有する構成に制限はされない。
例えば、Ｒ光学素子１０Ｒ、Ｇ光学素子１０ＧおよびＢ光学素子１０Ｂから、適宜、選択した２層を有するものでもよい。さらに、Ｒ光学素子１０Ｒ、Ｇ光学素子１０ＧおよびＢ光学素子１０Ｂの１以上に変えて、あるいは、Ｒ光学素子１０Ｒ、Ｇ光学素子１０ＧおよびＢ光学素子１０Ｂに加えて、紫外線を選択的に反射する光学素子、および／または、赤外線を選択的に反射する光学素子を有してもよい。

本発明の光学素子を、複数、積層する場合には、図５に示すように、選択反射中心波長が異なる光学素子を積層する構成にも、制限されない。
例えば、選択反射中心波長が等しく、かつ、反射する円偏光の旋回方向、すなわち、コレステリック液晶相における螺旋の旋回方向（センス）が異なるコレステリック液晶層を、２層、有するものであってもよい。
このような構成とすることにより、入射光に含まれる右円偏光および左円偏光を両方とも反射でき、入射光に対する反射光量を大きくできる。

以上の例の光学素子１０は、光学異方性層としてコレステリック液晶層を用いているが、本発明は、これに制限はされない。すなわち、本発明の光学素子において、光学異方性層は、液晶化合物を含む組成物を用いて形成されたものであり、かつ、液晶化合物２０に由来する光学軸２０Ａが、面内の少なくとも１方向に沿って連続的に回転している液晶配向パターンを有するものであれば、各種の光学異方性層が利用可能である。
一例として、本発明の光学素子は、面内の少なくとも１方向に沿って連続的に回転している液晶配向パターンを有し、かつ、厚さ方向には液晶化合物が螺旋状に捩じれ回転していない光学異方性層も、利用可能である。

図６に、その一例を概念的に示す。
図６に示す光学素子３０は、支持体１２と、光配向膜１４と、パターン液晶層３２とを有する。
光学素子３０において、パターン液晶層３２は、本発明における光学異方性層であり、上述したコレステリック液晶層１６と同様の液晶配向パターンを有する。従って、図７に概念的に示すように、パターン液晶層３２も、コレステリック液晶層１６と同様、液晶化合物２０の光学軸２０Ａが、矢印Ｘ方向に沿って時計回りで連続的に回転する液晶配向パターンを有する。なお、図７も、上述した図３と同様、光配向膜１４の表面の液晶化合物のみを示している。
パターン液晶層３２では、回折素子（液晶層）を形成する液晶化合物２０は、厚さ方向に螺旋状に捩じれ回転しておらず、厚さ方向には光学軸２０Ａは同じ方向を向く。つまり、厚さ方向に、液晶化合物２０由来の光学軸２０Ａの向きが一致している、またはパターン液晶層３２では、回折素子（液晶層）を形成する液晶化合物２０は、厚さ方向に入射光の波長よりも十分に長い周期で緩やかに捩じれている。このような液晶層は、上述したコレステリック液晶層の形成において、液晶組成物にキラル剤を添加しない、またはキラル剤の添加量を調整することで形成できる。

なお、光学素子３０において、支持体１２および光配向膜１４は、上述した図１に示す光学素子１０と同様のものである。

上述したように、パターン液晶層３２は、面内において、液晶化合物２０に由来する光学軸２０Ａの向きが、矢印Ｘ方向すなわち矢印Ｘで示す一方向に沿って連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。
一方、パターン液晶層３２を形成する液晶化合物２０は、矢印Ｘ方向と直交するＹ方向、すなわち光学軸２０Ａが連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光学軸２０Ａの向きが等しい液晶化合物２０が等間隔で配列されている。言い換えれば、パターン液晶層３２を形成する液晶化合物２０において、Ｙ方向に配列される液晶化合物２０同士は、光学軸２０Ａの向きと矢印Ｘ方向とが成す角度が等しい。

パターン液晶層３２において、Ｙ方向に配列される液晶化合物は、光学軸２０Ａと矢印Ｘ方向（液晶化合物２０の光学軸の向きが回転する１方向）とが成す角度が等しい。この光学軸２０Ａと矢印Ｘ方向とが成す角度が等しい液晶化合物２０が、Ｙ方向に配置された領域を、領域Ｒとする。
この場合に、それぞれの領域Ｒにおける面内レタデーション（Ｒｅ）の値は、半波長すなわちλ／２であるのが好ましい。これらの面内レタデーションは、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎと光学異方性層の厚さとの積により算出される。ここで、光学異方性層における領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差とは、領域Ｒの面内における遅相軸の方向の屈折率と、遅相軸の方向に直交する方向の屈折率との差により定義される屈折率差である。すなわち、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎは、光学軸２０Ａの方向の液晶化合物２０の屈折率と、領域Ｒの面内において光学軸２０Ａに垂直な方向の液晶化合物２０の屈折率との差に等しい。つまり、屈折率差Δｎは、液晶化合物２０の屈折率差に等しい。

このようなパターン液晶層３２に円偏光が入射すると、光は、回折され、かつ、円偏光の方向が変換される。
この作用を、図８および図９に概念的に示す。なお、パターン液晶層３２は、液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２であるとする。
図８に示すように、パターン液晶層３２の液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２の場合に、パターン液晶層３２に左円偏光である入射光Ｌ₁が入射すると、入射光Ｌ₁は、パターン液晶層３２を通過することにより１８０°の位相差が与えられて、透過光Ｌ₂は、右円偏光に変換される。
また、入射光Ｌ₁は、パターン液晶層３２を通過する際に、それぞれの液晶化合物２０の光学軸２０Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。このとき、光学軸２０Ａの向きは、矢印Ｘ方向に沿って回転しながら変化しているため、光学軸２０Ａの向きに応じて、入射光Ｌ₁の絶対位相の変化量が異なる。さらに、パターン液晶層３２に形成された液晶配向パターンは、矢印Ｘ方向に周期的なパターンであるため、パターン液晶層３２を通過した入射光Ｌ₁には、図８に示すように、それぞれの光学軸２０Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ１が与えられる。これにより、矢印Ｘ方向に対して逆の方向に傾いた等位相面Ｅ１が形成される。
そのため、透過光Ｌ₂は、等位相面Ｅ１に対して垂直な方向に向かって傾くように回折され、入射光Ｌ₁の進行方向とは異なる方向に進行する。このように、左円偏光の入射光Ｌ₁は、入射方向に対して矢印Ｘ方向に一定の角度だけ傾いた、右円偏光の透過光Ｌ₂に変換される。

一方、図９に示すように、パターン液晶層３２の液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２のとき、パターン液晶層３２に右円偏光の入射光Ｌ₄が入射すると、入射光Ｌ₄は、パターン液晶層３２を通過することにより、１８０°の位相差が与えられて、左円偏光の透過光Ｌ₅に変換される。
また、入射光Ｌ₄は、パターン液晶層３２を通過する際に、それぞれの液晶化合物２０の光学軸２０Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。このとき、光学軸２０Ａの向きは、矢印Ｘ方向に沿って回転しながら変化しているため、光学軸２０Ａの向きに応じて、入射光Ｌ₄の絶対位相の変化量が異なる。さらに、パターン液晶層３２に形成された液晶配向パターンは、矢印Ｘ方向に周期的なパターンであるため、パターン液晶層３２を通過した入射光Ｌ₄は、図９に示すように、それぞれの光学軸２０Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ２が与えられる。
ここで、入射光Ｌ₄は、右円偏光であるので、光学軸２０Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ２は、左円偏光である入射光Ｌ₁とは逆になる。その結果、入射光Ｌ₄では、入射光Ｌ₁とは逆に矢印Ｘ方向に傾斜した等位相面Ｅ２が形成される。
そのため、入射光Ｌ₄は、等位相面Ｅ２に対して垂直な方向に向かって傾くように回折され、入射光Ｌ₄の進行方向とは異なる方向に進行する。このように、入射光Ｌ₄は、入射方向に対して矢印Ｘ方向とは逆の方向に一定の角度だけ傾いた左円偏光の透過光Ｌ₅に変換される。

コレステリック液晶層１６等と同様に、パターン液晶層３２も、形成された液晶配向パターンの１周期Λを変化させることにより、透過光Ｌ₂およびＬ₅の回折の角度を調節できる。具体的には、パターン液晶層３２も、液晶配向パターンの１周期Λが短いほど、互いに隣接した液晶化合物２０を通過した光同士が強く干渉するため、透過光Ｌ₂およびＬ₅を大きく回折させることができる。１周期Λは回折角度に応じて設定されるため、特に制限はなく、通常は０．２μｍ以上であることが多い。なお、１周囲Λは、１．６μｍ以下が好ましく、０．８μｍ以下がより好ましく、入射する光の波長λ以下がさらに好ましいのは、前述のとおりである。
また、コレステリック液晶層１６等と同様に、パターン液晶層３２においても、入射光Ｌ₁およびＬ₄の波長が長いほど、透過光Ｌ₂およびＬ₅が大きく屈折する。
さらに、矢印Ｘ方向に沿って回転する、液晶化合物２０の光学軸２０Ａの回転方向を逆方向にすることにより、透過光の屈折の方向を、逆方向にできる。すなわち、図６～図９に示す例では、矢印Ｘ方向に向かう光学軸２０Ａの回転方向は時計回りであるが、この回転方向を反時計回りにすることで、透過光の屈折の方向を、逆方向にできる。

以上の例は、光学素子の光学異方性層において、液晶化合物２０に由来する光学軸２０Ａの向きが、矢印Ｘ方向のみに向かって、連続的に変化している。
しかしながら、本発明の光学素子の光学異方性層は、これに制限はされず、液晶化合物を含む組成物を用いて形成されたものであり、かつ、液晶化合物２０の光学軸２０Ａが一方向に沿って連続して回転するものであれば、各種の構成が利用可能である。

一例として、図１１の平面図に概念的に示すような、液晶配向パターンが、液晶化合物２０の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向を、内側から外側に向かう同心円状に有する、同心円状のパターンである、光学異方性層３４が例示される。
あるいは、同心円状ではなく、液晶化合物２０の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向が、光学異方性層３４の中心から放射状に設けられた液晶配向パターンも、利用可能である。

なお、図１１においても、図３および図７と同様、配向膜の表面の液晶化合物２０のみを示すが、光学異方性層３４においては、図２および図６に示されるように、この配向膜の表面の液晶化合物２０から、液晶化合物２０が螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造を有するのは、前述のとおりである。

図１１に示す光学異方性層３４において、液晶化合物２０の光学軸（図示省略）は、液晶化合物２０の長手方向である。
光学異方性層３４では、液晶化合物２０の光学軸の向きは、光学異方性層３４の中心から外側に向かう多数の方向、例えば、矢印Ｘ１で示す方向、矢印Ｘ２で示す方向、矢印Ｘ３で示す方向…に沿って、連続的に回転しながら変化している。
また、好ましい態様として、図１１に示すように光学異方性層３４の中心から放射状に、同じ方向に回転しながら変化するものが挙げられる。図１１で示す態様は、反時計回りの配向である。図１１中の矢印Ｘ１、Ｘ２およびＸ３の各矢印において、光軸の回転方向は、中心から外側に向かうにつれて反時計回りとなっている。
この液晶配向パターンを有する光学異方性層３４に入射した円偏光は、液晶化合物２０の光学軸の向きが異なる個々の局所的な領域において、それぞれ、絶対位相が変化する。この際に、それぞれの絶対位相の変化量は、円偏光が入射した液晶化合物２０の光学軸の向きに応じて異なる。

このような、同心円状の液晶配向パターン、すなわち、放射状に光学軸が連続的に回転して変化する液晶配向パターンを有する光学異方性層３４は、液晶化合物２０の光学軸の回転方向および反射する円偏光の方向に応じて、入射光を、発散光または集束光として反射または透過できる。
すなわち、光学異方性層３４がコレステリック液晶層である場合には、液晶配向パターンを同心円状とすることにより、本発明の光学素子は、例えば、凹面鏡または凸面鏡としての機能を発現する。また、光学異方性層３４がパターン液晶層である場合には、液晶配向パターンを同心円状とすることにより、本発明の光学素子は、凹レンズまたは凸レンズとしての機能を発現する。

ここで、光学異方性層の液晶配向パターンを同心円状として、光学素子を凹面鏡または凸レンズとして作用させる場合には、液晶配向パターンにおいて光学軸が１８０°回転する１周期Λを、光学異方性層３４の中心から、光学軸が連続的に回転する１方向の外方向に向かって、漸次、短くするのが好ましい。
前述のように、入射方向に対する光の反射角度は、液晶配向パターンにおける１周期Λが短いほど、大きくなる。従って、液晶配向パターンにおける１周期Λを、光学異方性層３４の中心から、光学軸が連続的に回転する１方向の外方向に向かって、漸次、短くすることにより、光を、より集束でき、凹面鏡および凸レンズとしての性能を、向上できる。

本発明において、光学素子を凸面鏡または凹レンズとして作用させる場合には、液晶配向パターンにおける光学軸の連続的な回転を、光学異方性層３４の中心から、逆方向に回転させるのが好ましい。光学異方性層がコレステリック液晶層である場合には、反射する円偏光の旋回方向すなわち螺旋のセンスを逆にしてもよい。
また、光学異方性層３４の中心から、光学軸が連続的に回転する１方向の外方向に向かって、光学軸が１８０°回転する１周期Λを、漸次、短くすることにより、光学異方性層３４が、光を、より発散でき、凸面鏡および凹レンズとしての性能を、向上できる。

本発明において、光学素子を凸面鏡および凹レンズ、または、凹面鏡および凸レンズとして作用させる場合には、下記の式（１）を満たすのが好ましい。
Φ（ｒ）＝（π/λ）[（ｒ²＋ｆ²）^1/2－ｆ]・・・式(１)
ここで、ｒは同心円の中心からの距離で式『ｒ＝（ｘ²＋ｙ²）^1/2』で表わされる。ｘおよびｙは面内の位置を表し、（ｘ、ｙ）＝（０、０）は同心円の中心を表す。Φ（ｒ）は中心からの距離ｒにおける光学軸の角度、λはコレステリック液晶層の選択反射中心波長、ｆは目的とする焦点距離を表わす。

なお、本発明においては、光学素子の用途によっては、逆に、同心円状の液晶配向パターンにおける１周期Λを、光学異方性層３４の中心から、光学軸が連続的に回転する１方向の外方向に向かって、漸次、長くしてもよい。
さらに、例えば反射光に光量分布を設けたい場合など、光学素子の用途によって、光学軸が連続的に回転する１方向に向かって、１周期Λを、漸次、変更するのではなく、光学軸が連続的に回転する１方向において、部分的に１周期Λが異なる領域を有する構成も利用可能である。
さらに、本発明の光学素子は、１周期Λが全面的に均一なコレステリック液晶層と、１周期Λが異なる領域を有するコレステリック液晶層とを有してもよい。この点に関しては、後述する、図１に示すような、一方向のみに光学軸が連続的に回転する構成でも、同様である。

図１２に、光学異方性層３４に対応する光配向膜１４に、このような同心円状の配向パターンを形成する露光装置の一例を概念的に示す。
露光装置８０は、レーザー８２を備えた光源８４と、レーザー８２からのレーザー光ＭをＳ偏光ＭＳとＰ偏光ＭＰとに分割する偏光ビームスプリッター８６と、Ｐ偏光ＭＰの光路に配置されたミラー９０ＡおよびＳ偏光ＭＳの光路に配置されたミラー９０Ｂと、Ｓ偏光ＭＳの光路に配置されたレンズ９２と、偏光ビームスプリッター９４と、λ／４板９６とを有する。

偏光ビームスプリッター８６で分割されたＰ偏光ＭＰは、ミラー９０Ａによって反射されて、偏光ビームスプリッター９４に入射する。他方、偏光ビームスプリッター８６で分割されたＳ偏光ＭＳは、ミラー９０Ｂによって反射され、レンズ９２によって集光されて偏光ビームスプリッター９４に入射する。
Ｐ偏光ＭＰおよびＳ偏光ＭＳは、偏光ビームスプリッター９４で合波されて、λ／４板９６によって偏光方向に応じた右円偏光および左円偏光となって、支持体１２の上の光配向前駆体膜１４０に入射する。
ここで、右円偏光と左円偏光の干渉により、光配向前駆体膜１４０に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。同心円の内側から外側に向かうにしたがい、左円偏光と右円偏光の交差角が変化するため、内側から外側に向かってピッチが変化する露光パターンが得られる。これにより、光配向膜１４において、配向状態が周期的に変化する同心円状の配向パターンが得られる。

この露光装置８０において、液晶化合物２０の光学軸が連続的に１８０°回転する液晶配向パターンの１周期の長さΛは、レンズ９２の屈折力（レンズ９２のＦナンバー）、レンズ９２の焦点距離、および、レンズ９２と光配向膜１４との距離等を変化させることで、制御できる。
また、レンズ９２の屈折力（レンズ９２のＦナンバー）を調節することによって、光軸が連続的に回転する一方向において、液晶配向パターンの１周期の長さΛを変更できる。具体的には、平行光と干渉させる、レンズ９２で広げる光の広がり角によって、光軸が連続的に回転する一方向において、液晶配向パターンの１周期の長さΛを変えることができる。より具体的には、レンズ９２の屈折力を弱くすると、平行光に近づくため、液晶配向パターンの１周期の長さΛは、内側から外側に向かって緩やかに短くなり、Ｆナンバーは大きくなる。逆に、レンズ９２の屈折力を強めると、液晶配向パターンの１周期の長さΛは、内側から外側に向かって急に短くなり、Ｆナンバーは小さくなる。

このように、光学軸が連続的に回転する１方向において、光学軸が１８０°回転する１周期Λを変更する構成は、図１～９に示す、矢印Ｘ方向の一方向のみに液晶化合物２０の光学軸２０Ａが連続的に回転して変化する構成でも、利用可能である。
例えば、液晶配向パターンの１周期Λを、矢印Ｘ方向に向かって、漸次、短くすることにより、集光するように光を反射または透過する光学素子を得ることができる。
さらに、例えば反射光および透過光に光量分布を設けたい場合など、光学素子の用途によって、矢印Ｘ方向に向かって、１周期Λを漸次、変更するのではなく、矢印Ｘ方向において、部分的に１周期Λが異なる領域を有する構成も利用可能である。例えば、部分的に１周期Λを変更する方法として、集光したレーザー光の偏光方向を任意に変えながら、光配向膜をスキャン露光してパターニングする方法等を利用することができる。

以上、本発明の光学素子について詳細に説明したが、本発明は上述の例に制限はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。

［導光素子］
本発明の導光素子は、上述した本発明の光学素子と導光板とを含む導光素子である。
図１３に示す例では、導光素子は、導光板４２と光学素子（積層光学素子）１０とを有し、導光板４２の主面上の、一方の端部に光学素子１０が貼合され、他方の端部に光学素子１０が貼合された構成を有する。
このような導光素子において、光学素子１０は、入射した光を導光板４２内で全反射する角度に反射して、光を導光板４２内に入射させる入射回折素子として利用され、また、導光板４２内を全反射して導光される光を全反射条件から外れる角度に反射して、光を導光板４２から出射させる出射回折素子として利用される。

［液晶組成物］
本発明の液晶組成物は、上述した特定液晶組成物のうち、上述した特定態様に関するものである。
すなわち、本発明の液晶組成物は、上述した重合性液晶化合物を含有する液晶組成物であって、液晶組成物が、ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも大きい液晶化合物（上述した化合物Ｌ）と、ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも小さい液晶化合物（上述した化合物Ｒ）とを含有し、液晶組成物のベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２を満たす、液晶組成物である。
また、本発明の液晶組成物の好適態様は、上述した特定液晶組成物の好適態様において説明した態様と同様である。

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。

［比較例１］
〔光学素子の作製〕
＜支持体、および、支持体の鹸化処理＞
支持体として、市販されているトリアセチルセルロースフィルム（富士フイルム社製、Ｚ－ＴＡＣ）を用意した。
支持体を、温度６０℃の誘電式加熱ロールを通過させて、支持体の表面温度を４０℃に昇温した。
その後、支持体の片面に、バーコーターを用いて下記に記すアルカリ溶液を塗布量１４ｍＬ（リットル）／ｍ^２で塗布し、支持体を１１０℃に加熱し、さらに、スチーム式遠赤外ヒーター（ノリタケカンパニーリミテド社製）の下を、１０秒間搬送した。
続いて、同じくバーコーターを用いて、支持体のアルカリ溶液塗布面に、純水を３ｍＬ／ｍ^２塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗およびエアナイフによる水切りを３回繰り返した後に、７０℃の乾燥ゾーンを１０秒間搬送して乾燥させ、支持体の表面をアルカリ鹸化処理した。

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アルカリ溶液
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・水酸化カリウム ４．７０質量部
・水 １５．８０質量部
・イソプロピルアルコール ６３．７０質量部
・界面活性剤ＳＦ－１：
Ｃ_１４Ｈ_２９Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_２ＯＨ １．０質量部
・プロピレングリコール １４．８質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

＜下塗り層の形成＞
支持体のアルカリ鹸化処理面に、下記の下塗り層形成用塗布液を＃８のワイヤーバーで連続的に塗布した。塗膜が形成された支持体を６０℃の温風で６０秒間、さらに１００℃の温風で１２０秒間乾燥し、下塗り層を形成した。

―――――――――――――――――――――――――――――――――
下塗り層形成用塗布液
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・下記変性ポリビニルアルコール ２．４０質量部
・イソプロピルアルコール １．６０質量部
・メタノール ３６．００質量部
・水 ６０．００質量部
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変性ポリビニルアルコール

＜配向膜の形成＞
下塗り層を形成した支持体上に、下記の配向膜形成用塗布液を＃２のワイヤーバーで連続的に塗布した。この配向膜形成用塗布液の塗膜が形成された支持体を６０℃のホットプレート上で６０秒間乾燥し、配向膜を形成した。

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配向膜形成用塗布液
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・光配向用素材 １．００質量部
・水 １６．００質量部
・ブトキシエタノール ４２．００質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテル ４２．００質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

光配向用素材Ｄ

＜配向膜の露光＞
図１０に示した露光装置を用いて露光膜を露光し、配向パターンを有する配向膜Ｐ－１を形成した。
露光装置において、レーザーとして波長（３２５ｎｍ）のレーザー光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を２０００ｍＪ／ｃｍ^２とした。なお、２つのレーザー光の干渉により形成される配向パターンの１周期（液晶化合物由来の光学軸が１８０°回転する長さ）は、２つの光の交差角（交差角α）を変化させることによって制御した。

＜光学異方性層の形成＞
光学異方性層を形成する組成物として、下記の組成物Ｅ－１を調製した。

―――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物Ｅ－１
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・下記重合性液晶化合物Ｌ－１ １００．００質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
・下記レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
・メチルエチルケトン ９２７．７質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

重合性液晶化合物Ｌ－１

レベリング剤Ｔ－１

光学異方性層は、組成物Ｅ－１を配向膜Ｐ－１上に多層塗布することにより形成した。多層塗布とは、先ず配向膜の上に１層目の組成物Ｅ－１を塗布、加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した後、２層目以降はその液晶固定化層に重ね塗りして塗布を行い、同様に加熱、冷却後に紫外線硬化を行うことを繰り返すことを指す。多層塗布により形成することにより、液晶層の膜厚が厚くなった時でも配向膜の配向方向が液晶層の下面より上面にわたって反映される。

先ず１層目は、配向膜Ｐ－１上に上記の組成物Ｅ－１を塗布して、塗膜をホットプレート上で１２０℃に加熱し、その後、６０℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を２０００ｍＪ／ｃｍ^２の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。この時の１層目の液晶層の膜厚は０．３μｍであった。

２層目以降は、この液晶層に重ね塗りして、上と同じ条件で加熱、冷却後に紫外線効果を行って液晶固定化層（硬化層）を作製した。このようにして、総厚が１．８μｍになるまで重ね塗りを繰り返し、光学異方性層を形成して、光学素子Ｇ－１を作製した。

本例の光学異方性層については、図８に示すような周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。なお、この光学異方性層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物由来の光学軸が１８０°回転する１周期Λは、１．０μｍであった。周期Λは偏光顕微鏡を用いクロスニコル条件下で観察される明暗パターンの周期を測定して求めた。

［実施例１～６］
組成物Ｅ－１に代えて、組成物Ｅ－２～Ｅ－７を使用した以外は比較例１と同様にして、光学素子Ｇ－２～Ｇ－７を作製した。

―――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物Ｅ－２
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記重合性液晶化合物Ｌ－１ ７０．００質量部
・下記化合物ＲＩ－１ ３０．００質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
・上記レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
・メチルエチルケトン ９２７．７質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

化合物ＲＩ－１

―――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物Ｅ－３
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記重合性液晶化合物Ｌ－１ ８５．００質量部
・下記化合物ＲＩ－２ １５．００質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
・上記レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
・メチルエチルケトン ９２７．７質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

化合物ＲＩ－２

―――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物Ｅ－４
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記重合性液晶化合物Ｌ－１ ９０．００質量部
・下記化合物ＲＩ－３ １０．００質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
・上記レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
・メチルエチルケトン ９２７．７質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

化合物ＲＩ－３

―――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物Ｅ－５
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記重合性液晶化合物Ｌ－１ ７０．００質量部
・下記化合物ＲＩ－４ ３０．００質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
・上記レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
・メチルエチルケトン ９２７．７質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

化合物ＲＩ－４

―――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物Ｅ－６
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記重合性液晶化合物Ｌ－１ ８５．００質量部
・下記化合物ＲＩＩ－１ １５．００質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
・上記レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
・メチルエチルケトン ９２７．７質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

化合物ＲＩＩ－１

―――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物Ｅ－７
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記重合性液晶化合物Ｌ－２ ７０．００質量部
・上記化合物ＲＩ－４ ３０．００質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
・上記レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
・メチルエチルケトン ９２７．７質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

重合性液晶化合物Ｌ－２

―――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物Ｅ－８
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記液晶化合物Ｌ－１ ９．００質量部
・上記液晶化合物Ｌ－２ ８１．００質量部
・下記化合物Ｉ－３４ １０．００質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
・上記レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
・メチルエチルケトン ９２７．７質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

化合物Ｉ－３４

〔評価〕
＜屈折率差Δｎ_５５０の測定＞
上記実施例１～６および比較例１で使用した組成物Ｅ－１～Ｅ－７について、屈折率差Δｎ_５５０を測定した。
屈折率差Δｎ_５５０は、組成物Ｅを別途に用意したレタデーション測定用の配向膜付き支持体上に塗布し、液晶化合物のダイレクタ（光学軸）が支持体の面に水平となるよう配向させた後に紫外線照射して固定化して得た液晶固定化層（硬化層）のレタデーション値および膜厚を測定して求めた。レタデーション値を膜厚で除算することによりΔｎ_５５０を算出できる。レタデーション値はＡｘｏｍｅｔｒｉｘ社のＡｘｏｓｃａｎで５５０ｎｍの波長で測定し、膜厚は走査型電子顕微鏡（Ｓｃａａｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）を用いて測定した。結果を下記表１に示す。
得られたΔｎ_５５０に応じて以下の評価値とした。
Ａ：０．２０≦Δｎ_５５０である。
Ｂ：Δｎ_５５０＜０．２０である。

＜弾性定数の測定＞
上記実施例１～６および比較例１で使用した組成物Ｅ－１～Ｅ－７について、メチルエチルケトンを除いた組成物の弾性定数の比（Ｋ３３／Ｋ１１）および比（Ｋ２２／Ｋ３３）を、上述した方法で測定した。
なお、得られたＫ３３／Ｋ１１に応じて以下の評価値とした。
Ａ：０．９５≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．０５である。
Ｂ：０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１＜０．９５または１．０５＜Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２である。
Ｃ：Ｋ３３／Ｋ１１＜０．８または１．２＜Ｋ３３／Ｋ１１である。
同様に、得られたＫ２２／Ｋ３に応じて以下の評価値とした。
Ａ：０．４≦Ｋ２２／Ｋ３３である。
Ｂ：Ｋ２２／Ｋ３３＜０．４である。
また、液晶化合物Ｌ－１およびＬ－２、ならびに、化合物ＲＩ－１～ＲＩ－４および化合物ＲＩＩ－１について、ベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１の大小関係を上述した方法で測定したところ、液晶化合物Ｌ－１およびＬ－２が化合物Ｌに該当し、化合物ＲＩ－１～ＲＩ－４および化合物ＲＩＩ－１が化合物Ｒに該当することが分かった。
これらの結果を下記表１に示す。

＜回折効率の測定＞
評価用光源、偏光子、４分の１波長板、本発明の光学素子、およびスクリーンをこの順に配置した評価光学系を用意した。評価用光源として波長６５０ｎｍのレーザーポインタを用い、４分の１波長板としてＴｈｏｒｌａｂ社製ＳＡＱＷＰ０５Ｍー７００を用いた。４分の１波長板の遅相軸は、偏光子の吸収軸に対して４５°の関係に配置した。また、本発明の光学素子はガラス面を光源側に向けて配置した。
評価用光源から偏光子、４分の１波長板を透過した光を本発明の光学素子へ、膜面に対し垂直に入射したところ、光学素子を透過した光の一部が回折され、スクリーン上に複数の明点を確認できた。
スクリーン上の明点に対応する各回折光および０次光の強度をパワーメータで測定し、下式にて回折効率を算出した。結果を下記表１に示す。
回折効率＝（１次光強度）／（０次光強度＋１次以外の回折光強度）
得られた回折効率に応じて以下の評価値とした。
Ａ：回折効率が９９％以上である
Ｂ：回折効率が９５％以上９９％未満である
Ｃ：回折効率が９０％以上９５％未満である
Ｄ：回折効率が９０％未満である

上記表１に示す結果から、液晶組成物のベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比（Ｋ３３／Ｋ１１）が、０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２の範囲外（Ｃ評価）であると、得られる光学素子の回折効率が劣ることが分かった（比較例１）。
これに対し、液晶組成物のベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比（Ｋ３３／Ｋ１１）が、０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２の範囲内（Ａ評価およびＢ評価）であると、比較例１で得られる光学素子と比較して、作製される光学素子の回折効率が良好となることが分かった（実施例１～６）。
特に、実施例１と実施例２との対比から、液晶組成物のツイストの弾性定数Ｋ２２とベンドの弾性定数Ｋ３３との比（Ｋ２２／Ｋ３３）が０．４以上であると、作製される光学素子の回折効率がより良好となることが分かった。
また、実施例１～５と実施例６との対比から、屈折率差Δｎ_５５０が０．２以上であると、作製した光学素子の回折効率がより高くなることが分かった。

［実施例８］
＜配向膜の露光＞
比較例１と同様の手順で配向膜を形成したのち、図１２に示す露光装置を用いて配向膜を露光して、図１１に示すような同心円状の配向パターンを有する配向膜Ｐ－２を形成した。露光装置において、レーザーとして波長（３２５ｎｍ）のレーザー光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を１０００ｍＪ／ｃｍ²とした。なお、図１２に示す露光装置を用いることによって、配向パターンの１周期が、中心から外方向に向かって、漸次、短くなるようにした。

＜光学異方性層の形成＞
光学異方性層を形成する組成物として、下記の組成物Ｅ－９ａを調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物Ｅ－９ａ
――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記液晶化合物Ｌ－１ ９．００質量部
・上記液晶化合物Ｌ－２ ８１．００質量部
・上記化合物Ｉ－３４ １０．００質量部
・下記キラル剤Ｃｈ－１ ０．２１質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ＯＸＥ０１）
１．００質量部
・上記レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
・メチルエチルケトン １０５０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

キラル剤Ｃｈ－１

下記の組成物Ｅ－９ｂを調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物Ｅ－９ｂ
――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記液晶化合物Ｌ－１ ９．００質量部
・上記液晶化合物Ｌ－２ ８１．００質量部
・上記化合物Ｉ－３４ １０．００質量部
・下記キラル剤Ｃｈ－２ ０．３７質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ＯＸＥ０１）
１．００質量部
・上記レベリング剤Ｔ－１ ０．０８質量部
・メチルエチルケトン １０５０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

カイラル剤Ｃｈ－２

光学異方性層は、配向膜Ｐ－２上に、組成物Ｅ－９ａ多層塗布し、その後組成物Ｅ－９Ｅ－９ｂを多層塗布することにより形成した。

先ず１層目は、配向膜Ｐ－２上に上記の液晶組成物Ｅ－９ａを塗布して、塗膜をホットプレート上で８０℃に加熱し、その後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ²の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。
２層目以降は、この液晶固定化層に重ね塗りして、上と同じ条件で加熱後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返し、光学異方性層の１つ目の領域を形成した。光学異方性層の１つ目の領域の厚さ方向のねじれ角は面内で、右回りに８０°であった。
続いて光学異方性層の１つ目の領域上に、液晶組成物Ｅ－９ｂを用いた以外は１つ目の領域の形成と同様の手順で、２つ目の領域を形成した。光学異方性層の２つ目の領域の厚さ方向のねじれ角は面内で、左回りに８０°であった。

以上のようにして２つの領域を有し、液晶化合物が、厚さ方向に入射光の波長よりも十分に長い周期で緩やかに捩じれている光学異方性層を形成した。
形成した光学異方性層に法線方向から６５０ｎｍの光を入射したところ、一方の円偏光は収束され、もう一方の円偏光は発散されることを確認した。

［実施例９］
図４に示すようなコレステリック液晶層を形成する組成物として、下記の組成物Ｅ－１０を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物Ｅ－１０
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記液晶化合物Ｌ－１ ９０．００質量部
・上記化合物Ｉ－３４ １０．００質量部
・重合開始剤ＰＩ－１ ３．００質量部
・上記キラル剤Ｃｈ－１ ４．４０質量部
・上記キラル剤Ｃｈ－２ １．００質量部
・メチルエチルケトン ２０１．３１質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――

開始剤ＰＩ－１

配向膜Ｐ－１上に、上記の組成物Ｅ－１０を、膜厚が３．５μｍになるまで多層塗布してコレステリック液晶層を形成した。
光学異方性層の１層目として、配向膜Ｐ－１上に、組成物Ｅ－１０を、スピンコータを用いて、１０００ｒｐｍで塗布した。塗膜をホットプレート上で８０℃にて３分間加熱し、その後さらに８０℃にて、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ²の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。
２層目以降は、この液晶層に重ね塗りして、上と同じ条件で加熱、紫外線硬化を行ってコレステリック液晶層を形成した。
形成したコレステリック液晶層を導光板（屈折率１．８０、厚さ０．５０ｍｍのガラス）に貼合し、導光板側から法線方向に５３２ｎｍの光を入射した。その結果、入射光がコレステリック液晶層で正反射方向とは別方向に臨界角を超えて反射され、導光板内を導光されることを確認した。

本発明の光学素子は、面内配向パターンの設計に応じ、任意の波長の光を任意の角度で屈曲させることができる。この特性により、本発明の光学素子は種々の光学機器に用いることができ、光学機器の小型化、高効率化に寄与することができる。可視光を屈曲させる光学素子を用いる光学機器の例としては、ＡＲ／ＶＲなどのメガネ型の表示デバイスおよび空中に実像を表示する立体画像表示デバイスが例示される。また、赤外光を屈曲させる光学素子を用いる光学機器の例としては、光通信デバイスおよびセンサー等が例示される。

１０，３０ 光学素子
１２ 支持体
１４，１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ 配向膜
１６ コレステリック液晶層
２０ 棒状液晶化合物
２０Ａ 光学軸
３２ パターン液晶層
３４ 光学異方性層
４０ ディスプレイ
４２ 導光板
６０，８０ 露光装置
６２，８２ レーザー
６４，８４ 光源
６８，８６，９４ 偏光ビームスプリッター
７０Ａ，７０Ｂ，９０Ａ，９０Ｂ ミラー
７２Ａ，７２Ｂ，９６ λ／４板
９２ レンズ
１４０ 光配向前駆体膜
Ｂ_R 青色の右円偏光
Ｇ_R 緑色の右円偏光
Ｒ_R 赤色の右円偏光
Ｍ レーザー光
ＭＡ，ＭＢ 光線
ＭＰ Ｐ偏光
ＭＳ Ｓ偏光
Ｐ_O 直線偏光
Ｐ_R 右円偏光
Ｐ_L 左円偏光
Ｑ，Ｑ１，Ｑ２ 絶対位相
Ｅ，Ｅ１，Ｅ２ 等位相面
Ｌ１，Ｌ４ 入射光
Ｌ２，Ｌ５ 透過光

Claims (17)

1. 重合性基を有する液晶化合物を含有する液晶組成物を硬化して得られる光学異方性層を有し、
   前記液晶組成物のベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２を満たし、
   前記光学異方性層が、前記液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する、光学素子。
2. 前記液晶組成物が、
   ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも大きい液晶化合物と、
   ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも小さい液晶化合物と、
   を含有する、請求項１に記載の光学素子。
3. 前記液晶組成物のツイストの弾性定数Ｋ２２とベンドの弾性定数Ｋ３３との比が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において０．４≦Ｋ２２／Ｋ３３を満たす、請求項１または２に記載の光学素子。
4. 前記液晶組成物を構成する溶媒を除く化合物のうち、９０質量％以上の化合物が重合性基を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の光学素子。
5. 前記液晶組成物の屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎ_５５０が０．２以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載の光学素子。
6. 前記液晶組成物の液晶相と等方相との相転移温度が５０℃以上である、請求項１～５のいずれか１項に記載の光学素子。
7. 前記光学異方性層が、厚さ方向には前記光学軸の向きが一致している、請求項１～６のいずれか１項に記載の光学素子。
8. 前記光学異方性層が、前記光学軸の向きが厚み方向に捩れて回転する領域を有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の光学素子。
9. 前記光学軸の向きが面内で１８０°回転する長さを１周期とした場合に、前記液晶配向パターンにおける前記１周期の長さが異なる領域を有する、請求項１～８のいずれか１項に記載の光学素子。
10. 前記液晶配向パターンにおける前記光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する前記一方向に向かって、前記液晶配向パターンの前記１周期が、漸次、短くなる、請求項９に記載の光学素子。
11. 前記光学異方性層の前記液晶配向パターンが、前記光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する前記一方向を、内側から外側に向かう同心円状に有する、同心円状のパターンである、請求項１～１０のいずれか１項に記載の光学素子。
12. 請求項１～１１のいずれか１項に記載の光学素子と、
    導光板とを含む、導光素子。
13. 重合性基を有する液晶性化合物を含有する液晶組成物であって、
    前記液晶組成物が、ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも大きい液晶化合物と、
    ベンドの弾性定数Ｋ３３がスプレイの弾性定数Ｋ１１よりも小さい液晶化合物と、
    を含有し、
    前記液晶組成物のベンドの弾性定数Ｋ３３とスプレイの弾性定数Ｋ１１との比が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において０．８≦Ｋ３３／Ｋ１１≦１．２を満たす、液晶組成物。
14. 前記液晶組成物のツイストの弾性定数Ｋ２２とベンドの弾性定数Ｋ３３との比が、ネマチック温度領域のいずれかの温度において０．４≦Ｋ２２／Ｋ３３を満たす、請求項１３に記載の液晶組成物。
15. 前記液晶組成物を構成する溶媒を除く化合物のうち、９０質量％以上の化合物が重合性基を有する、請求項１３または１４に記載の液晶組成物。
16. 前記液晶組成物の屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎ_５５０が０．２以上である、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
17. 前記液晶組成物の液晶相と等方相との相転移温度が５０℃以上である、請求項１３～１６のいずれか１項に記載の液晶組成物。