JPWO2019189586A1 - 光学素子 - Google Patents

Abstract

簡単な構成で高い回折効率を得ることができる光学素子を提供する。液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を備え、光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、光学異方性層の上下界面の少なくとも１つの界面における液晶化合物の配向方向が界面に対してプレチルト角を有する領域を有する、光学素子。

Description

本発明は、入射光の透過または反射方向を制御可能な光学素子に関する。

多くの光学デバイスあるいはシステムにおいて、偏光が利用されており、偏光の透過や反射、集光および発散などの制御を行うための光学素子が求められている。

特許文献１には、異方性配向パターンを備えた幾何学的位相差ホログラムを用いる偏光変換システムが開示されている。
特許文献２には、光学的異方性を有する薄膜をパターニングすることによって形成される回折光学素子が開示されている。

非特許文献１においては、コレステリック液晶により反射される光の位相が螺旋構造の位相によって変化すること、螺旋構造の位相を空間的に制御することによって、反射光の波面を任意に設計できることが示されている。

特表２０１６−５１９３２７号公報 特表２０１７−５２２６０１号公報

Kobayashi et al "Planar optics with patterned chiral liquid crystal" Nature Photonics, 2016.66(2016)

特許文献２に記載されているような面内で液晶配向パターンを変化させて光を回折させる素子は、仮想現実(Augmented Reality：ＡＲ）映像投影装置などの光学部材としての適用が期待される。しかしながら、回折角度が大きくなると回折効率が低下する、すなわち回折光の強度が弱くなるという問題がある。特許文献２においては、液晶を多層化した複雑な層構成を用いる方法が提案されている。

本発明は、簡単な構成で、回折角度が大きくなっても回折効率の高い回折光を得ることができる光学素子を提供することを目的とする。

［１］液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を少なくとも１層備え、
前述の光学異方性層のうち少なくとも１層は、前述の液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
前述の光学異方性層の上下界面の少なくとも１つの界面における液晶化合物の配向方向が界面に対してプレチルト角を有する領域を有する、光学素子。
［２］前述の少なくとも１つの界面において、プレチルト角を有する領域とプレチルト角を有さない領域とが周期的に存在する、［１］に記載の光学素子。
［３］前述の異方性層において、厚み方向に対してねじれ性を持つ領域を有する［１］または［２］に記載の光学素子。
［４］前述の液晶化合物が厚み方向にコレステリック配向している［１］または［２］に記載の光学素子。
［５］配向パターンが異なる２種以上の光学異方性層を有する［１］〜［４］のいずれかに記載の光学素子。
［６］２種以上の光学異方性層はプレチルト角が互いに異なる［５］に記載の光学素子。
［７］２種以上の光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の界面に対する傾斜方位が同じである［５］または［６］に記載の光学素子。
［８］２種以上の光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の界面に対する傾斜方位が互いに異なる［５］または［６］に記載の光学素子。
［９］２種以上の光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の界面に対する傾斜角の厚み方向の平均値が互いに異なる［５］〜［８］のいずれかに記載の光学素子。
［１０］光学異方性層の少なくとも１層は、液晶化合物由来の光学軸の傾斜角が厚み方向で異なる領域を有する［１］〜［９］のいずれかに記載の光学素子。
［１１］光学異方性層の少なくとも１層は、液晶化合物由来の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、面内に１周期の長さが異なる領域を有する［１］〜［１０］のいずれかに記載の光学素子。
［１２］光学異方性層の少なくとも１層は、厚み方向に対するねじれの等位相面の少なくとも１つの界面に対する傾斜角と、液晶化合物由来の厚み方向における光学軸の傾斜角が厚み方向で異なる領域を有する［３］〜［１１］のいずれかに記載の光学素子。
［１３］ 光学異方性層の少なくとも１層の一方の面に積層されるパターン配向膜を有する［１］〜［１２］のいずれかに記載の光学素子。

本発明の光学素子は、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を備え、前述の光学異方性層は、前述の液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、前述の光学異方性層の上下界面の少なくとも１つの界面における液晶化合物の配向方向が界面に対してプレチルト角を有する領域を有する、回折光学素子である。係る構成により、本発明の光学素子は、高い回折効率の高い回折光を得ることができる。

第１の実施形態の光学素子の光学異方性層における液晶配向パターンを示す側面模式図である。 第１の実施形態の光学素子の光学異方性層における液晶配向パターンを示す平面模式図である。 光学異方性層が回折格子として機能する原理を説明するための図である。 第１の実施形態における回折現象を模式的に表す図である。 第１の実施形態の光学素子にランダム偏光の入射光が入射した場合の反射光および透過光を示す図である。 第１の実施形態の光学素子に、配向膜および光学異方性層を備えた図である。 第１の実施形態の光学素子の設計変更例を示す図である。 第１の実施形態の光学素子の、別の設計変更例を示す図である。 第１の実施形態の光学素子の、別の設計変更例を示す図である。 第２の実施形態の光学素子の光学異方性層における液晶配向パターンを示す側面模式図である。 第２の実施形態の光学素子にランダム偏光の入射光が入射した場合の反射光および透過光を示す図である。 第２の実施形態の光学素子の設計変更例を示す図である。 第２の実施形態の光学素子の、別の設計変更例を示す図である。 配向膜に対して干渉光を照射する露光装置の概略構成図である。 配向膜に対して干渉光を照射する露光装置の概略構成図である。 光強度の測定方法の概要を示した図である。 光強度の測定方法の概要を示した図である。 本発明の光学素子の他の一例を模式的に示す側面図である。 本発明の光学素子の他の一例を模式的に示す側面図である。 本発明の光学素子の他の一例を模式的に示す側面図である。 本発明の光学素子の他の一例を模式的に示す側面図である。

以下、本発明の光学素子の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面においては、視認しやすくするため、構成要素の縮尺は実際のものとは適宜異ならせてある。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、角度について「直交」および「平行」とは、厳密な角度±１０°の範囲を意味するものとする。

図１は、第１の実施形態の光学素子１０における液晶配向パターンを示す側面模式図であり、図２は、図１に示す光学素子１０の液晶配向パターンを示す平面模式図である。なお、図においては、シート状の光学素子１０のシート面をｘ−ｙ面、厚み方向をｚ方向として定義している。

光学素子１０は、液晶化合物を含む液晶組成物の硬化層である光学異方性層１４を備えている。光学異方性層１４においては、液晶化合物の光学軸（遅相軸）が、光学異方性層の面内の少なくとも一方向に沿って配列された液晶パターンであって、液晶化合物の光学軸の向きが、回転変化した液晶配向パターンを有する。そして、前述の光学異方性層の上下界面の少なくとも１つの界面における液晶化合物の配向方向が界面に対してプレチルト角を有する領域を有する。なお、以下の説明において、光学異方性層中の液晶化合物の配向方向が界面に対してプレチルト角を有することを、光学異方性層がプレチルト角を有する、ともいう。
また、図１では、光学素子１０として光学異方性層１４のみを有する構成を示しているが、これに限定はされず、他の層を有していてもよい。例えば、後述する図６に示す例のように、光学素子１０は、支持体１２上に配向膜１３を備え、その上に光学異方性層１４を備えた構成としてもよい。

本実施形態の光学素子１０は、波長λの光に対する光学異方性層１４の厚み方向（図中ｚ方向）のリターデーションＲ（＝Δｎ・ｄ_１）が、０．３６λ〜０．６４λである。リターデーションＲは０．４λ〜０．６λが好ましく、０．４５λ〜０．５５λがより好ましく、０．５λであることが特に好ましい。Δｎは光学異方性層１４の複屈折率、ｄ_１は厚みである。例えば、５５０ｎｍの光を入射光として想定する場合には、５５０ｎｍの光に対するリターデーションＲが１９８ｎｍ〜３５２ｎｍの範囲であればよく、２７５ｎｍであることが特に好ましい。このようなリターデーションＲを有するので、光学異方性層１４は、一般的なλ／２板としての機能、すなわち、入射光の直交する直線偏光成分の間に１８０°（＝π＝λ／２）の位相差を与える機能を呈する。

本実施形態の光学素子１０は、透過型の回折格子（回折光学素子）として機能する。回折格子として機能する原理について説明する。

図１および図２に示すように、光学異方性層１４において、液晶化合物２０が、面内（ｘｙ平面内）の一方向（図２中の軸Ａに沿った方向）に連続的に光学軸が回転変化した液晶配向パターンで固定化されている。すなわち、液晶化合物２０の光学軸２２として定義される液晶化合物２０の長軸（異常光の軸：ダイレクタ）の面内成分と、軸Ａとのなす角度が回転変化するように液晶化合物２０が配向されている。

光学軸２２の向きが回転変化した液晶配向パターンとは、軸Ａに沿って配置されている液晶化合物２０の光学軸２２と軸Ａとのなす角度が、軸Ａ方向の位置によって異なっており、軸Ａに沿って光学軸２２と軸Ａとのなす角度がφからφ＋１８０°あるいはφ−１８０°まで徐々に変化するように配向され固定化されたパターンである。以下において、図２に示すような、光学異方性層において、液晶の光学軸が光学異方性層の面に平行であり、かつ光学軸の向きが一定である局所領域（単位領域）が、一方向に配列されている複数の局所領域間で光学軸の向きが一方向に連続的に回転変化するように配置されているパターンを水平回転配向と称する。

なお、連続的に回転変化するとは、図１、２に示す通り、３０°刻みなどの一定の角度の領域が隣接して０°から１８０°（＝０°）まで回転するものであってもよい。単位範囲の光学軸の向きの平均値が一定の割合で線形に変化していれば徐々に変化していることになる。ただし、軸Ａ方向に隣接して異なる傾きを有する領域間の光学軸の傾きの変化は４５°以下とする。隣接する領域間の傾きの変化は、より小さいことが好ましい。

Ａ軸方向において、光学軸２２のＡ軸となす角度がφからφ＋１８０°（元に戻る）まで変化する距離が１８０°回転の周期ｐ（以下において、回転周期ｐという。）である。この光学軸の向きの回転周期ｐは、０．１μｍ〜５μｍである領域を面内に有することが好ましい。なお、この回転周期ｐは、光学素子への入射光の波長および所望の出射角に応じて定めればよい。

本光学素子１０は、上記の光学異方性層１４の構成により、入射光に対してλ／２の位相差を与えると共に、入射角０°で入射した、すなわち垂直入射した入射光を出射角θ_２で出射させる。すなわち、図１に示すように、光学異方性層１４の面に垂直に（面の法線に沿って）右円偏光Ｐ_Ｒの光Ｌ_１（以下において、入射光Ｌ_１という。）を入射させると、法線方向と角度θ_２をなす方向に左円偏光Ｐ_Ｌの光Ｌ_２（以下において、出射光Ｌ_２という。）が出射される。光学素子１０は、所定の波長の光を入射させる場合、光学異方性層１４における回転周期ｐが小さいほど、出射光Ｌ_２の出射角が大きくなる。

更に、上記光学異方性層においては、光学異方性層の上下界面の少なくとも１つの界面において、液晶の光学軸が基板面に対して斜めに配向している、すなわちプレチルト角を有することを特徴とする。光学異方性層の界面で液晶をプレチルトさせる機構を設けることにより、光学異方性層１４は基板表面ではプレチルト角を有し、さらに表面から離れたバルクの部分でも表面の影響を受けてチルト角を有する。このように液晶がプレチルトすることにより、Ｌ_２方向に光が回折する際に実効的な液晶の複屈折率が高くなり、回折効率を高めることが出来る。
プレチルト角は、光学異方性層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって測定することができる。

上記光学異方性層において、プレチルト角を有する領域は、配向膜上に塗布した際に、空気界面側あるいは配向膜側にあることが好ましく、この領域が配向膜側にあり、かつプレチルト角がある領域とない領域が周期的に存在することがより好ましい。光学素子としては、少なくとも一方の界面に、プレチルト角を有する領域を有することとなる。

＜光学異方性層＞
光学異方性層を形成するための、液晶化合物を含む組成物は、液晶化合物の他に、レベリング剤、配向制御剤、重合開始剤および配向助剤などのその他の成分を含有していてもよい。また、光学異方性層を形成する液晶化合物は、棒状液晶化合物であってもよいし、円盤状液晶化合物であってもよい。
支持体上に配向膜を形成し、その配向膜上に組成物を塗布、硬化することにより、液晶組成物の硬化層からなる、所定の液晶配向パターンが固定化された光学異方性層を得ることができる。

−棒状液晶化合物−
本発明に用いる棒状液晶化合物は、高分子化合物であっても低分子化合物であってもよい。また、棒状液晶化合物は、光学異方性層中において固定された状態では、もはや液晶性を失っていてもよい。前述の棒状液晶化合物の好ましい例としては、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、トラン類及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が挙げられる。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。液晶性分子には活性光線や電子線、熱などによって重合や架橋反応を起こしうる部分構造を有するものが好適に用いられる。その部分構造の個数は１〜６個、好ましくは１〜３個である。本発明に利用可能な棒状液晶化合物は、その配向状態を固定するために、重合性基を有する重合性棒状液晶性化合物であるのが好ましい。重合性基は、ラジカル重合性不飽基又はカチオン重合性基が好ましく、具体的には、例えば記載の重合性基、重合性液晶化合物が挙げられる。
重合性棒状液晶化合物としては、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９０巻、２２５５頁（１９８９年）、ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ ５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許第４６８３３２７号明細書、同５６２２６４８号明細書、同５７７０１０７号明細書、国際公開第９５／２２５８６号、国際公開第９５／２４４５５号、国際公開第９７／００６００号、国際公開第９８／２３５８０号、国際公開第９８／５２９０５号、特開平１−２７２５５１号公報、特開平６−１６６１６号公報、特開平７−１１０４６９号公報、特開平１１−８００８１号公報、特表平１１−５１３０１９号公報の請求項１、特開２００１−３２８９７３号公報、特開２００２−６２４２７号公報の段落番号［００６４］〜［００８６］、特開２００５−２８９９８０号公報の段落［００２６］〜［００９８］に記載された化合物などを用いることができる。

−円盤状液晶化合物−
円盤状液晶化合物としては、例えば、特開２００７−１０８７３２号公報や特開２０１０−２４４０３８号公報に記載のものを好ましく用いることができる。なお、光学異方性層は、広帯域の波長に対してλ／２板の機能を奏するものであることが好ましく、複屈折が逆分散の液晶材料を用いることが好ましい。また、液晶に捩れ成分を付与することや異なる位相差層を積層することで実質的に広帯域にすることも好ましい。

−その他の成分−
なお、配向制御剤、重合開始剤、および配向助剤などのその他の成分については、いずれも公知の材料を利用することができる。なお、第２の実施形態の光学異方性層を形成するためには、厚み方向に回転軸を有するコレステリック液晶相を得るためキラル剤を添加しても良い。

（配向制御剤）
本発明において、液晶組成物は、液晶組成物（以下、組成物ともいう）を配向膜上に塗布した際に、配向膜側あるいは空気界面側の少なくとも一方の界面にプレチルト角を有する領域を発現させるための添加剤（配向制御剤）を少なくとも一種含有することが好ましい。前述の添加剤を組成物に含有させることで、光学異方性層にプレチルト角を有する領域を設けることができる。

本発明において、組成物には、配向膜上に塗布した際に、空気界面側にプレチルト角を持たせるために、液晶化合物以外に、空気界面配向剤を含有することが好ましい。これにより、光学異方性層の上下界面の少なくとも１つの界面に対してプレチルト角を有する領域を形成することができる。空気界面配向剤は、後述する式（Ａ）で表される構成単位を有するフッ素系ポリマー（Ｘ）と、後述する式（Ａ）で表される構成単位を有さず、極性基を有するフッ素系ポリマー（Ｙ）とを含み、後述する位相差板が有する光学異方性層の形成に好適に用いられる組成物である。

本発明においては、上述した通り、上記フッ素系ポリマー（Ｘ）および上記フッ素系ポリマー（Ｙ）を空気界面配向剤として配合することにより、形成される光学異方性層の膜厚ムラを抑制し、プレチルト角を制御することができる。
これは、詳細には明らかではないが、一定の間隔で配列するフッ素系ポリマー（Ｘ）の間に棒状液晶化合物が入り込むことにより、重合後の光学異方性層のプレチルト角を制御することができたと考えられる。また、フッ素系ポリマー（Ｙ）が、フッ素系ポリマー（Ｘ）の配列を保持することにより、形成される光学異方性層の膜厚ムラを抑制することができたと考えられる。
本発明において、組成物が含有する空気界面配向剤は、少なくとも、後述する式（Ａ）で表される構成単位を有するフッ素系ポリマー（Ｘ）と、後述する式（Ａ）で表される構成単位を有さず、極性基を有するフッ素系ポリマー（Ｙ）とを含むことが好ましい。

＜フッ素系ポリマー（Ｘ）＞
フッ素系ポリマー（Ｘ）は、下記式（Ａ）で表される構成単位を有するフッ素系のポリマーである。

（式（Ａ）中、Ｍｐはポリマー主鎖の一部を構成する３価の基を表し、Ｌは単結合または２価の連結基を表し、Ｘは置換または無置換の縮合環官能基を表す。）

式（Ａ）中、Ｍｐは、３価の基であり、ポリマーの主鎖の一部を構成する。
Ｍｐは、例えば、炭素原子数２〜２０（置換基の炭素原子数は含まない。以下、Ｍｐ中のものについて同様。）の置換もしくは無置換の長鎖または分岐のアルキレン基（例えば、エチレン基、プロピレン基、メチルエチレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等）、炭素原子数３〜１０の置換もしくは無置換の環状アルキレン基（例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロヘキシレン基等）、置換もしくは無置換のビニレン基、置換もしくは無置換の環状ビニレン基、置換もしくは無置換のフェニレン基、酸素原子を含む基（例えば、エーテル基、アセタール基、エステル基、カルボネート基等を含む基）、窒素原子を含む基（例えば、アミノ基、イミノ基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、イミド基、イミダゾール基、オキサゾール基、ピロール基、アニリド基、マレインイミド基等を含む基）、硫黄原子を含む基（例えば、スルフィド基、スルホン基、チオフェン基等を含む基）、リン原子を含む基（例えば、ホスフィン基、リン酸エステル基等を含む基）、珪素原子を含む基（例えば、シロキサン基等を含む基）の基、これらの基を二つ以上連結して形成される基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが−Ｌ−Ｘ基によって置換されている基が好適に挙げられる。
これらのうち、置換もしくは無置換のエチレン基、置換もしくは無置換のメチルエチレン基、置換もしくは無置換のシクロヘキシレン基、置換もしくは無置換のビニレン基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが−Ｌ−Ｘ基によって置換されている基であるのが好ましく、なかでも、置換もしくは無置換のエチレン基、置換もしくは無置換のメチルエチレン基、置換もしくは無置換のビニレン基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが−Ｌ−Ｘ基によって置換されている基であるのがより好ましく、置換もしくは無置換のエチレン基、置換もしくは無置換のメチルエチレン基、であって、これらの基に含まれる水素原子の１つが−Ｌ−Ｘ基によって置換されている基であるのが更に好ましく、具体的には、後述する、Ｍｐ−１およびＭｐ−２であるのが好ましい。

以下に、Ｍｐの好ましい具体例を示すが、Ｍｐはこれに限定されるものではない。また、Ｍｐ中の＊で表される部位はＬと連結する部位を表す。

式（Ａ）中のＬ（単結合または２価の連結基）のうち、２価の連結基としては、＊−Ｌ1−Ｌ2−（＊は主鎖との連結位置を表す。）で表される２価の連結基であって、Ｌ1が、＊−ＣＯＯ−、＊−ＣＯＮＨ−、＊−ＯＣＯ−、または、＊−ＮＨＣＯ−を表し、かつ、Ｌ2が、炭素数２〜２０のアルキレン基、炭素数２〜２０のポリオキシアルキレン基、または、これらの基が組み合わされた２価の連結基を表す、２価の連結基であるのが好ましい。
これらのうち、Ｌ1が、＊−ＣＯＯ−で表され、Ｌ2が、炭素数２〜２０のポリオキシアルキレン基で表される連結基であるのが好ましい。

式（Ａ）中のＸで表される置換もしくは無置換の縮合環官能基の環数については特に制限はないが、２〜５個の環が縮合した基であるのが好ましい。環を構成している原子が炭素原子のみである炭化水素系の芳香族縮合環のみならず、ヘテロ原子を環構成原子とするヘテロ環が縮合した芳香族縮合環であってもよい。
また、Ｘとしては、例えば、炭素原子数５〜３０の置換もしくは無置換のインデニル基、炭素原子数６〜３０の置換もしくは無置換のナフチル基、炭素原子数１２〜３０の置換もしくは無置換のフルオレニル基、アントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、フェナントレニル基などであるのが好ましい。

これらのうち、Ｘとしては、炭素原子数５〜３０の置換もしくは無置換のインデニル基、または、炭素原子数６〜３０の置換もしくは無置換のナフチル基であるのが好ましく、中でも、炭素原子数１０〜３０の置換もしくは無置換のナフチル基であるのがより好ましく、炭素原子数１０〜２０の置換もしくは無置換のナフチル基であるのが更に好ましい。

以下に、一般式（Ａ）として好ましい構成単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、フッ素系ポリマー（Ｘ）は、上記式（Ａ）で表される構成単位とともに、例えば、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される構成単位を有しているのが好ましく、具体的には、下記式（Ｂ）で表される構成単位を有しているのがより好ましい。

（式（Ｂ）中、Ｍｐはポリマー主鎖の一部を構成する３価の基を表し、Ｌ′は単結合または２価の連結基を表し、Ｒｆは少なくとも１つのフッ素原子を含有する置換基を表す。）

式（Ｂ）中、Ｍｐは、上記式（Ａ）中のＭｐと同義であり、好ましい範囲も同義である。
また、Ｌ′（単結合または２価の連結基）のうち、２価の連結基としては、好ましくは、−Ｏ−、−ＮＲa11−（但し、Ｒa11は水素原子、炭素原子数１〜１０の脂肪族炭化水素基または炭素原子数６〜２０のアリール基を表す。）、−Ｓ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）₂−、および、炭素原子数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基、ならびに、これらを２個以上連結して形成される基から選択される２価の連結基である。
２個以上連結して形成される２価の連結基としては、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−、−ＮＨＣ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（ＣＨ₂）maＯ−（但し、ｍａは１〜２０の整数を表す）等が挙げられる。

さらに、式（Ｂ）中のＭｐが、上述したＭｐ−１またはＭｐ−２を表す場合には、Ｌ′は、−Ｏ−、−ＮＲa11−（Ｒa11は、水素原子、炭素原子数１〜１０の脂肪族炭化水素基を表す。）、−Ｓ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）₂−、および、炭素原子数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキレン基、ならびに、これらの２個以上を連結して形成される基から選択される２価の連結基であることが好ましく、−Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、および、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−、ならびに、これらの１以上とアルキレン基との組み合わせからなる基から選択される２価の連結基がより好ましい。

Ｒｆは、少なくとも一つのフッ素原子が置換した炭素原子数１〜３０の脂肪族炭化水素基（例えば、トリフルオロエチル基、パーフルオロヘキシルエチル基、パーフルオロヘキシルプロピル基、パーフルオロブチルエチル基、パーフルオロオクチルエチル基等）等が好ましい例として挙げられる。また、Ｒｆは、末端に、ＣＦ₃基またはＣＦ₂Ｈ基を有することが好ましく、ＣＦ₃基を有することがより好ましい。

Ｒｆとしてより好ましくは、末端にＣＦ₃基を有するアルキル基または末端にＣＦ₂Ｈ基を有するアルキル基である。末端にＣＦ₃基を有するアルキル基は、アルキル基に含まれる水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されたアルキル基である。末端にＣＦ₃基を有するアルキル基中の水素原子の５０％以上がフッ素原子で置換されているアルキル基が好ましく、６０％以上が置換されているアルキル基がより好ましく、７０％以上が置換されているアルキル基が特に好ましい。残りの水素原子は、さらに後述の置換基群Ｄとして例示された置換基によって置換されていてもよい。
末端にＣＦ₂Ｈ基を有するアルキル基は、アルキル基に含まれる水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたアルキル基である。末端にＣＦ₂Ｈ基を有するアルキル基中の水素原子の５０％以上がフッ素原子で置換されているのが好ましく、６０％以上が置換されているのがより好ましく、７０％以上が置換されているのが特に好ましい。残りの水素原子は、さらに後述の置換基群Ｄとして例示された置換基によって置換されていてもよい。

置換基群Ｄ
アルキル基（好ましくは炭素原子数（該置換基が有する炭素原子数をいう、以下、置換基群Ｄについて同じ）１〜２０、より好ましくは炭素原子数１〜１２、特に好ましくは炭素原子数１〜８のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｎ−ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる）、アルケニル基（好ましくは炭素原子数２〜２０、より好ましくは炭素原子数２〜１２、特に好ましくは炭素原子数２〜８のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、２−ブテニル基、３−ペンテニル基などが挙げられる）、アルキニル基（好ましくは炭素原子数２〜２０、より好ましくは炭素原子数２〜１２、特に好ましくは炭素原子数２〜８のアルキニル基であり、例えば、プロパルギル基、３−ペンチニル基などが挙げられる）、置換もしくは無置換のアミノ基（好ましくは炭素原子数０〜２０、より好ましくは炭素原子数０〜１０、特に好ましくは炭素原子数０〜６のアミノ基であり、例えば、無置換アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基などが挙げられる）、

アルコキシ基（好ましくは炭素原子数１〜２０、より好ましくは炭素原子数１〜１２、特に好ましくは炭素原子数１〜８のアルコキシ基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基などが挙げられる）、アシル基（好ましくは炭素原子数１〜２０、より好ましくは炭素原子数１〜１６、特に好ましくは炭素原子数１〜１２アシル基であり、例えば、アセチル基、ホルミル基、ピバロイル基などが挙げられる）、アルコキシカルボニル基（好ましくは炭素原子数２〜２０、より好ましくは炭素原子数２〜１６、特に好ましくは炭素原子数２〜１２のアルコキシカルボニル基であり、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基などが挙げられる）、アシルオキシ基（好ましくは炭素原子数２〜２０、より好ましくは炭素原子数２〜１６、特に好ましくは炭素原子数２〜１０のアシルオキシ基であり、例えば、アセトキシ基などが挙げられる）、

アシルアミノ基（好ましくは炭素原子数２〜２０、より好ましくは炭素原子数２〜１６、特に好ましくは炭素原子数２〜１０のアシルアミノ基であり、例えばアセチルアミノ基などが挙げられる）、アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素原子数２〜２０、より好ましくは炭素原子数２〜１６、特に好ましくは炭素原子数２〜１２のアルコキシカルボニルアミノ基であり、例えば、メトキシカルボニルアミノ基などが挙げられる）、スルホニルアミノ基（好ましくは炭素原子数１〜２０、より好ましくは炭素原子数１〜１６、特に好ましくは炭素原子数１〜１２のスルホニルアミノ基であり、例えば、メタンスルホニルアミノ基、エタンスルホニルアミノ基などが挙げられる）、スルファモイル基（好ましくは炭素原子数０〜２０、より好ましくは炭素原子数０〜１６、特に好ましくは炭素原子数０〜１２のスルファモイル基であり、例えば、スルファモイル基、メチルスルファモイル基、ジメチルスルファモイル基などが挙げられる）、

アルキルチオ基（好ましくは炭素原子数１〜２０、より好ましくは炭素原子数１〜１６、特に好ましくは炭素原子数１〜１２のアルキルチオ基であり、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基などが挙げられる）、スルホニル基（好ましくは炭素原子数１〜２０、より好ましくは炭素原子数１〜１６、特に好ましくは炭素原子数１〜１２のスルホニル基であり、例えば、メシル基、トシル基などが挙げられる）、スルフィニル基（好ましくは炭素原子数１〜２０、より好ましくは炭素原子数１〜１６、特に好ましくは炭素原子数１〜１２のスルフィニル基であり、例えば、メタンスルフィニル基、エタンスルフィニル基などが挙げられる）、ウレイド基（好ましくは炭素原子数１〜２０、より好ましくは炭素原子数１〜１６、特に好ましくは炭素原子数１〜１２のウレイド基であり、例えば、無置換のウレイド基、メチルウレイド基などが挙げられる）、リン酸アミド基（好ましくは炭素原子数１〜２０、より好ましくは炭素原子数１〜１６、特に好ましくは炭素原子数１〜１２のリン酸アミド基であり、例えば、ジエチルリン酸アミド基挙げられる）、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子（例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、シリル基（好ましくは、炭素原子数３〜４０、より好ましくは炭素原子数３〜３０、特に好ましくは、炭素原子数３〜２４のシリル基であり、例えば、トリメチルシリル基などが挙げられる）が含まれる。これらの置換基はさらにこれらの置換基によって置換されていてもよい。また、置換基が二つ以上有する場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には互いに結合して環を形成していてもよい。

末端にＣＦ₃基を有するアルキル基又は末端にＣＦ₂Ｈ基を有するアルキル基の例を以下に示す。
Ｒ１：ｎ−Ｃ₈Ｆ₁₇−
Ｒ２：ｎ−Ｃ₆Ｆ₁₃−
Ｒ３：ｎ−Ｃ₄Ｆ₉−
Ｒ４：ｎ−Ｃ₈Ｆ₁₇−（ＣＨ₂）₂−
Ｒ５：ｎ−Ｃ₆Ｆ₁₃−（ＣＨ₂）₃−
Ｒ６：ｎ−Ｃ₄Ｆ₉−（ＣＨ₂）₂−
Ｒ７：Ｈ−（ＣＦ₂）₈−
Ｒ８：Ｈ−（ＣＦ₂）₆−
Ｒ９：Ｈ−（ＣＦ₂）₄−
Ｒ１０：Ｈ−（ＣＦ₂）₈−（ＣＨ₂）₂−
Ｒ１１：Ｈ−（ＣＦ₂）₆−（ＣＨ₂）₃−
Ｒ１２：Ｈ−（ＣＦ₂）₄−（ＣＨ₂）₂−
Ｒ１３：ｎ−Ｃ₇Ｆ₁₅−（ＣＨ₂）₂−
Ｒ１４：ｎ−Ｃ₆Ｆ₁₃−（ＣＨ₂）₃−
Ｒ１５：ｎ−Ｃ₄Ｆ₉−（ＣＨ₂）₂−

以下に、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される構成単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、本発明で用いるフッ素系ポリマー（Ｘ）には、上記式（Ａ）で表される構造を含有する構成単位、および、上記式（Ｂ）で表される、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される構成単位の他、これらの構成単位を形成するモノマーと共重合可能なモノマーより誘導される構成単位を含有してもよい。
共重合可能なモノマーとしては、本発明の趣旨を逸脱しない限り、特に制限はない。好ましいモノマーとしては、例えば、炭化水素系ポリマー（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリマレインイミド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアニリド等）、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカルボナート、ポリアミド、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリウレタン及びポリウレイドを構成するモノマーでなどが、溶媒への溶解度を向上させたり、ポリマーの凝集を防止する観点で好ましく用いることができる。
さらに、主鎖構造が、上記式（Ａ）で表される基が構成するものと、同一となる構成単位が好ましい。

以下に共重合可能な構成単位の具体例を示すが、本発明は以下の具体例によってなんら制限されるものではない。特に、Ｃ−２、Ｃ−３、Ｃ−１０、Ｃ−１１、Ｃ−１２、Ｃ−１９が好ましく、Ｃ−１１、Ｃ−１９がさらに好ましい。

フッ素系ポリマー（Ｘ）における、上記式（Ａ）で表される構成単位の含有率としては、１質量％〜９０質量％が好ましく、３質量％〜８０質量％がより好ましい。
また、フッ素系ポリマー（Ｘ）における、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位（好ましくは上記式（Ｂ）で表される構成単位）の含有率としては、５質量％〜９０質量％が好ましく、１０質量％〜８０質量％がより好ましい。
上記２種以外の構成単位の含有率としては、６０質量％以下が好ましく、５０質量％以下がより好ましい。

また、フッ素系ポリマー（Ｘ）は、各構成単位が不規則的に導入されたランダム共重合体であっても、規則的に導入されたブロック共重合体であってもよく、ブロック共重合体である場合の各構成単位は、如何なる導入順序で合成されたものであってもよく、同一の構成成分を２度以上用いてもよい。
また、上記式（Ａ）で表される構成単位、上記式（Ｂ）で表される構成単位等は、１種類のみであってもよいし、２種類以上であってもよい。上記式(Ａ)の構成単位を２種以上含む場合には、Ｘが同一縮合環骨格(置換と無置換の組み合わせ)であるのが好ましい。２種類以上の場合、上記含有率は、合計含有率である。

さらに、フッ素系ポリマー（Ｘ）の分子量範囲は、数平均分子量（Ｍｎ）で、好ましくは１０００〜１００万であり、より好ましくは３０００〜２０万であり、さらに好ましくは５０００〜１０万である。また、本発明で用いるポリマーの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ、Ｍｗは重量平均分子量）は、１〜４であることが好ましく、１．５〜４であることがより好ましい。
ここで、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）を用いて、ポリスチレン（ＰＳ）換算の値として測定可能である。

＜フッ素系ポリマー（Ｙ）＞
フッ素系ポリマー（Ｙ）は、上記式（Ａ）で表される構成単位を有さず、極性基を有するフッ素系のポリマーである。
ここで、極性基とは、ヘテロ原子またはハロゲン原子を少なくとも１原子以上有する基をいい、具体的には、例えば、水酸基、カルボニル基、カルボキシ基、アミノ基、ニトロ基、アンモニウム基、シアノ基などが挙げられる。中でも、水酸基、カルボキシ基が好ましい。

本発明においては、フッ素系ポリマー（Ｙ）は、下記式（Ｃ）で表される構成単位を有するフッ素系ポリマーであるのが好ましい。

（式（Ｃ）中、Ｍｐはポリマー主鎖の一部を構成する３価の基を表し、Ｌ″は単結合または２価の連結基を表し、Ｙは極性基を表す。）

式（Ｃ）中、Ｍｐは、上記式（Ａ）中のＭｐと同義であり、好ましい範囲も同義である。また、Ｌ″（単結合または２価の連結基）のうち、２価の連結基としては、＊−Ｌ1−Ｌ3−（＊は主鎖との連結位置を表す。）で表される２価の連結基であって、Ｌ1が、＊−ＣＯＯ−、＊−ＣＯＮＨ−、＊−ＯＣＯ−、または、＊−ＮＨＣＯ−を表し、かつ、Ｌ3が、炭素数２〜２０のアルキレン基、炭素数２〜２０のポリオキシアルキレン基、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ−、アリール基、または、これらの基が組み合わされた２価の連結基を表す、２価の連結基であるのが好ましい。
これらのうち、Ｌ″は、単結合；Ｌ1が、＊−ＣＯＯ−で表され、Ｌ3が、アルキレン基、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ−およびアリール基が組み合わされた２価の連結基；Ｌ1が、＊−ＣＯＯ−で表され、Ｌ3が、炭素数２〜２０のポリオキシアルキレン基で表される２価の連結基；であるのが好ましい。

また、式（Ｃ）中のＹで表される極性基としては、上述した通り、例えば、水酸基、カルボニル基、カルボキシ基、アミノ基、ニトロ基、アンモニウム基、シアノ基などが挙げられる。これらのうち、水酸基、カルボキシ基、シアノ基であるのが好ましい。

また、フッ素系ポリマー（Ｙ）は、上記式（Ｃ）で表される構成単位とともに、上述したフッ素系ポリマー（Ｘ）と同様、例えば、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される構成単位を有しているのが好ましく、具体的には、上記式（Ｂ）で表される構成単位を有しているのがより好ましい。
同様に、フッ素系ポリマー（Ｙ）は、上記式（Ｃ）で表される構造を含有する構成単位、および、上記式（Ｂ）で表される、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される構成単位の他、上述したフッ素系ポリマー（Ｘ）と同様、これらの構成単位を形成するモノマーと共重合可能なモノマーより誘導される構成単位を含有してもよい。

フッ素系ポリマー（Ｙ）における、上記式（Ｃ）で表される構成単位の含有率としては、４５質量％以下であるのが好ましく、１〜２０質量％であるのがより好ましく、２〜１０質量％であるのが更に好ましい。
また、フッ素系ポリマー（Ｙ）における、フルオロ脂肪族基含有モノマーより誘導される繰り返し単位（好ましくは上記式（Ｂ）で表される構成単位）の含有率としては、５５質量％以上であるのが好ましく、８０〜９９質量％が好ましく、９０〜９８質量％がより好ましい。上記２種以外の構成単位の含有率としては、６０質量％以下が好ましく、５０質量％以下がより好ましい。

また、フッ素系ポリマー（Ｙ）は、各構成単位が不規則的に導入されたランダム共重合体であっても、規則的に導入されたブロック共重合体であってもよく、ブロック共重合体である場合の各構成単位は、如何なる導入順序で合成されたものであってもよく、同一の構成成分を２度以上用いてもよい。
また、上記式（Ｃ）で表される構成単位、上記式（Ｂ）で表される構成単位等は、１種類のみであってもよいし、２種類以上であってもよい。上記式(Ｃ)の構成単位を２種以上含む場合には、Ｙが同一極性基であるのが好ましい。２種類以上の場合、上記含有率は、合計含有率である。

さらに、フッ素系ポリマー（Ｙ）の分子量範囲は、重量平均分子量（Ｍｗ）で、１００００〜３５０００であるの好ましく、１５０００〜３００００であるのがより好ましい。
ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）を用いて、ポリスチレン（ＰＳ）換算の値として測定可能である。

＜フッ素系ポリマー（Ｘ）およびフッ素系ポリマー（Ｙ）の質量比（Ａ：Ｂ）＞
９８：２〜２：９８であるのが好ましく、９８：２〜５５：４５であるのがより好ましく、９８：２〜６０：４０であるのがより好ましい。

本発明においては、上述したフッ素系ポリマー（Ｘ）およびフッ素系ポリマー（Ｙ）を含む空気界面配合剤の含有量は、液晶組成物の全固形分に対して０．２質量％〜１０質量％であるのが好ましく、０．２質量％〜５質量％であるのがより好ましく、０．２質量％〜３質量％であるのが更に好ましい。

〔その他の成分〕
本発明において、液晶組成物には、上述した液晶性化合物および光配向化合物以外の成分が含まれていてもよい。
例えば、液晶組成物には、重合開始剤が含まれていてもよい。
使用される重合開始剤は、重合反応の形式に応じて、熱重合開始剤、光重合開始剤が挙げられる。例えば、光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物、アシロインエーテル、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物、多核キノン化合物、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、アクリジンおよびフェナジン化合物およびオキサジアゾール化合物が含まれる。
重合開始剤の使用量は、組成物の全固形分に対して、０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜５質量％であることが更に好ましい。

また、液晶組成物には、塗工膜の均一性、膜の強度の点から、重合性モノマーが含まれていてもよい。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性またはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の円盤状液晶性化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開２００２−２９６４２３号公報明細書中の段落番号［００１８］〜［００２０］記載のものが挙げられる。
重合性モノマーの添加量は、液晶性化合物１００質量部に対して、１〜５０質量部であることが好ましく、５〜３０質量部であることがより好ましい。

また、液晶組成物には、塗工膜の均一性、膜の強度の点から、界面活性剤が含まれていてもよい。
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号公報明細書中の段落番号［００２８］〜［００５６］記載の化合物、特願２００３−２９５２１２号明細書中の段落番号［００６９］〜［０１２６］記載の化合物が挙げられる。

また、液晶組成物には、溶媒が含まれていてもよく、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。２種類以上の有機溶媒を併用してもよい。

（オニウム塩）
本発明において、組成物は、配向膜上に塗布した際に、配向膜側で液晶化合物がプレチルト角を有する領域を設けるため、配向制御剤として、オニウム塩の少なくとも一種を含有することが好ましい。オニウム塩は配向膜界面側において棒状液晶化合物の分子に一定のプレチルト角を付与させるのに寄与する。オニウム塩の例には、アンモニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩が含まれる。好ましくは、４級オニウム塩であり、特に好ましくは第４級アンモニウム塩である。

第４級アンモニウム塩は、一般に第３級アミン（例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルピロリジン、Ｎ−メチルピペリジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミンなど）あるいは含窒素複素環（ピリジン環、ピコリン環、２，２’−ビピリジル環、４，４’−ビピリジル環、１，１０−フェナントロリン環、キノリン環、オキサゾール環、チアゾール環、Ｎ−メチルイミダゾール環、ピラジン環、テトラゾール環など）をアルキル化（メンシュトキン反応）、アルケニル化、アルキニル化あるいはアリール化して得られる。

第４級アンモニウム塩としては、含窒素複素環からなる第４級アンモニウム塩が好ましく、特に好ましくは第４級ピリジニウム塩である。より具体的には、第４級アンモニウム塩は、下記一般式（３ａ）又は後述する一般式（３ｂ）で表される第４級ピリジニウム塩から選ばれるのが好ましい。

式（３ａ）中、Ｒ⁸は置換もしくは無置換の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アリール基又は複素環基を表し、Ｄは水素結合性基を表し、ｍは１〜３の整数を表し、Ｘ^―はアニオンを表す。

まず、一般式（３ａ）について説明する。
上記Ｒ⁸で表されるアルキル基は、炭素数１〜１８の置換もしくは無置換のアルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数１〜８の置換もしくは無置換のアルキル基である。これらは、直鎖状、分岐鎖状、あるいは環状であってもよい。これらの例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−オクチル、ネオペンチル、シクロヘキシル、アダマンチル及びシクロプロピル等が挙げられる。

アルキル基の置換基の例としては、以下のものを挙げることができる。炭素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）の置換もしくは無置換のアルケニル基（例、ビニル）；炭素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）の置換もしくは無置換のアルキニル基（例、エチニル）；炭素数６〜１０の置換もしくは無置換のアリール基（例、フェニル、ナフチル）；ハロゲン原子（例、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ等）；炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換もしくは無置換のアルコキシ基（例、メトキシ、エトキシ）；炭素数６〜１０の置換もしくは無置換のアリールオキシ基（例、フェノキシ、ビフェニルオキシ、ｐ−メトキシフェノキシ）；炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換もしくは無置換のアルキルチオ基（例、メチルチオ、エチルチオ）；炭素数６〜１０の置換もしくは無置換のアリールチオ基（例、フェニルチオ）；炭素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）の置換もしくは無置換のアシル基（例、アセチル、プロピオニル）；

炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換もしくは無置換のアルキルスルホニル基又はアリールスルホニル基（例、メタンスルホニル、ｐ−トルエンスルホニル）；炭素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）の置換もしくは無置換のアシルオキシ基（例、アセトキシ、プロピオニルオキシ）；炭素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）の置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基（例、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル）；炭素数７〜１１の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニル基（例、ナフトキシカルボニル）；無置換のアミノ基、もしくは炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換アミノ基（例、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、アニリノ、メトキシフェニルアミノ、クロロフェニルアミノ、ピリジルアミノ、メトキシカルボニルアミノ、ｎ−ブトキシカルボニルアミノ、フェノキシカルボニルアミノ、メチルカルバモイルアミノ、エチルチオカルバモイルアミノ、フェニルカルバモイルアミノ、アセチルアミノ、エチルカルボニルアミノ、エチルチオカルバモイルアミノ、シクロヘキシルカルボニルアミノ、ベンゾイルアミノ、クロロアセチルアミノ、メチルスルホニルアミノ）；

炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換もしくは無置換のカルバモイル基（例、無置換のカルバモイル、メチルカルバモイル、エチルカルバモイル、ｎ−ブチルカルバモイル、ｔ−ブチルカルバモイル、ジメチルカルバモイル、モルホリノカルバモイル、ピロリジノカルバモイル）；無置換のスルファモイル基、もしくは炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換スルファモイル基（例、メチルスルファモイル、フェニルスルファモイル）；シアノ基；ニトロ基；カルボキシ基；水酸基；ヘテロ環基（例、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、インドレニン環、ピリジン環、ピペリジン環、ピロリジン環、モルホリン環、スルホラン環、フラン環、チオフェン環、ピラゾール環、ピロール環、クロマン環、クマリン環）。アルキル基の置換基としては、特に好ましくは、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールスルホニル基、アリールオキシカルボニル基である。

上記Ｒ⁸で表されるアルケニル基は、炭素数２〜１８の置換もしくは無置換のアルケニル基が好ましく、より好ましくは炭素数２〜８の置換もしくは無置換のアルケニル基であり、例えば、ビニル、アリル、１−プロペニル、１，３−ブタジエニル等が挙げられる。アルケニル基の置換基としては、前述のアルキル基の置換基として挙げたものが好ましい。

上記Ｒ⁸で表されるアルキニル基は、炭素数２〜１８の置換もしくは無置換のアルキニル基が好ましく、より好ましくは炭素数２〜８の置換もしくは無置換のアルキニル基であり、例えば、エチニル、２−プロピニル等が挙げられる。アルキニル基の置換基は、前述のアルキル基の置換基として挙げたものが好ましい。

上記Ｒ⁸で表されるアラルキル基は、炭素数７〜１８の置換もしくは無置換のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル、メチルベンジル、ビフェニルメチル、ナフチルメチル等が好ましい。アラルキル基の置換基は前述のアルキル基の置換基として挙げたものが挙げられる。

上記Ｒ⁸で表されるアリール基は、炭素数６〜１８の置換もしくは無置換のアリール基が好ましく、例えば、フェニル、ナフチル、フルオレニル等が挙げられる。アリール基の置換基は前述のアルキル基の置換基として挙げたものが好ましい。またこれらの他に、アルキル基（例えば、メチル、エチル等）、アルキニル基、ベンゾイル基も好ましい。

上記Ｒ⁸で表される複素環基は、炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子から構成される５〜６員環の飽和又は不飽和の複素環であり、これらの例としては、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、インドレニン環、ピリジン環、ピペリジン環、ピロリジン環、モルホリン環、スルホラン環、フラン環、チオフェン環、ピラゾール環、ピロール環、クロマン環、及びクマリン環が挙げられる。複素環基は置換されていてもよく、その場合の置換基としては、前述のアルキル基の置換基として挙げたものが好ましい。Ｒ⁸で表される複素環基としては、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環が特に好ましい。

上記Ｒ⁸は好ましくは、置換もしくは無置換の、アルキル基、アラルキル基、アリール基又は複素環基である。

Ｄは水素結合性基を表す。水素結合は、電気的に陰性な原子（例えば、Ｏ，Ｎ，Ｆ，Ｃｌ）と、同じように電気的に陰性な原子に共有結合した水素原子間に存在する。水素結合の理論的な解釈としては、例えば、Ｈ．Ｕｎｅｙａｍａ ａｎｄ Ｋ．Ｍｏｒｏｋｕｍａ、Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ、第９９巻、第１３１６〜１３３２頁、１９７７年に報告がある。具体的な水素結合の様式としては、例えば、Ｊ．Ｎ．イスラエスアチヴィリ著、近藤保、大島広行訳、分子間力と表面力、マグロウヒル社、１９９１年の第９８頁、図１７に記載の様式が挙げられる。具体的な水素結合の例としては、例えば、Ｇ．Ｒ．Ｄｅｓｉｒａｊｕ、ＡｎｇｅｗａｎｔｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙ ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｄｉｔｉｏｎ Ｅｎｇｌｉｓｈ、第３４巻、第２３１１頁、１９９５年に記載のものが挙げられる。

好ましい水素結合性基としては、メルカプト基、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボンアミド基、スルホンアミド基、酸アミド基、ウレイド基、カルバモイル基、カルボキシル基、スルホ基、含窒素複素環基（例えば、イミダゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、１，３，５−トリアジル基、ピリミジル基、ピリダジル基、キノリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンズチアゾリル基、コハクイミド基、フタルイミド基、マレイミド基、ウラシル基、チオウラシル基、バルビツール酸基、ヒダントイン基、マレイン酸ヒドラジド基、イサチン基、ウラミル基などが挙げられる）を挙げることができる。更に好ましい水素結合性基としては、アミノ基、カルボンアミド基、スルホンアミド基、ウレイド基、カルバモイル基、カルボキシル基、スルホ基、ピリジル基を挙げることができ、特に好ましくは、アミノ基、カルバモイル基、ピリジル基を挙げることができる。

Ｘ⁻で表されるアニオンは無機陰イオンあるいは有機陰イオンのいずれであってもよく、ハロゲン陰イオン（例え、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなど）、スルホネートイオン（例えば、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、メチル硫酸イオン、ｐ−トルエンスルホン酸イオン、ｐ−クロロベンゼンスルホン酸イオン、１，３−ベンゼンジスルホン酸イオン、１，５−ナフタレンジスルホン酸イオン、２，６−ナフタレンジスルホン酸イオンなど）、硫酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロほう酸イオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、リン酸イオン（例えば、ヘキサフルオロリン酸イオン）、水酸イオンなどが挙げられる。Ｘ⁻は、好ましくは、ハロゲン陰イオン、スルホネートイオン、水酸イオンである。なおＸ⁻は１価のアニオンである必要はなく、２価以上のアニオンであってもよく、かかる場合は、前述の化合物中のカチオンとアニオンとの比率も１：１である必要はなく、適宜決定される。

前述の一般式（３ａ）中、ｍは好ましくは１である。

また、前述の一般式（３ａ）としてより好ましい４級アンモニウム塩としては、下記一般式（４）で表される。

一般式（４）中、Ｌ¹およびＬ²はそれぞれ独立に、２価の連結基もしくは単結合を表す。
２価の連結基としては、炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキレン基（例えば、メチレン基、エチレン基、１，４−ブチレン基等）、−Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、―ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−Ｓ−、―ＮＲ'−、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ”−、−Ｓ（＝Ｏ）₂−又はこれらを更に２つ以上連結した２価の連結基を表し、Ｒ'およびＲ”は水素原子又は置換もしくは無置換のアルキル基を表す。尚、これら２価の連結基が左右非対称の場合（例えば−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−等）は、どちらの向きで連結していてもよい。

Ｙは、フェニル基に置換可能な水素原子以外の置換基を表す。Ｙで表される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基（シクロアルキル基、ビシクロアルキル基を含む）、アルケニル基（シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む）、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アミノ基（アニリノ基を含む）、アシルアミノ基、スルファモイルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、が例として挙げられる。

Ｒ¹¹およびＲ¹²は水素原子、アルキル基、アリール基、アシル基、カルバモイル基、水酸基、もしくは、アミノ基を表す。また、Ｒ¹¹およびＲ¹²は連結して環を形成してもよい。
Ｚは水素原子、置換もしくは無置換の脂肪族炭化水素基（例えば、炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数２〜３０のアルケニル基等）、又は置換もしくは無置換のアリール基（例えば、炭素数６〜３０のフェニル基等）を表し、ｎおよびｐは１〜１０の整数を表し、ｑは０〜４の整数を表す。ただし、ｐが２以上の場合、それぞれの繰り返し単位に含まれるＬ²、Ｙ、およびｑは、同じであっても異なっていてもよい。

以下に一般式（４）で表される好ましい４級アンモニウムについて詳細に記載する。
一般式（４）中、Ｌ¹で表される２価の連結基としては、―Ｏ−もしくは、単結合が好ましく、Ｌ²で表される２価の連結基としては、―Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、―ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ−又は単結合が好ましい。
一般式（４）中、Ｙで表される好ましい置換基としては、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子）、アルキル基（直鎖、分岐、環状の置換もしくは無置換のアルキル基）を表し、より好ましくは、アルキル基（好ましくは炭素数１から３０のアルキル基、例えばメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｔ−ブチル、ｎ−オクチル、２−クロロエチル、２−シアノエチル、２―エチルヘキシル）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基等）、シアノ基を表す。
一般式（４）中、Ｒ¹¹およびＲ¹²として好ましくは、置換もしくは無置換のアルキル基であり、最も好ましくはメチル基である。
一般式（４）中の、ｐは１〜５が好ましく、２〜４がより好ましく、ｎは１〜４が好ましく、１もしくは２がより好ましく、ｑは０もしくは１が好ましい。ただし、ｐが２以上の場合は、少なくとも一つの構成単位においてｑが１以上であることがより好ましい。

次に、前述の一般式（３ｂ）について説明する。

式（３ｂ）中、Ｒ⁹及びＲ¹⁰は各々置換もしくは無置換の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アリール基又は複素環基を表し、Ｘ⁻はアニオンを表す。Ｒ⁹及びＲ¹⁰で各々表される置換もしくは無置換の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アリール基又は複素環基は、前述の一般式（３ａ）中、Ｒ⁸で表される基と同義であり、その好ましい範囲も同一である。Ｘ⁻で表されるアニオンは、前述の一般式（３ａ）中、Ｘ⁻で表されるアニオンと同義であり、その好ましい範囲も同一である。前述した様に、Ｘ⁻は１価のアニオンである必要はなく、２価以上のアニオンであってもよく、かかる場合は、前述の化合物中のカチオンとアニオンとの比率も１：２である必要はなく、適宜決定される。

本発明に使用可能なオニウム塩の具体例を以下に示すが、本発明に用いられるオニウム塩はこれらに限定されるものではない。下記の具体例中、Ｎｏ．II−１〜１２は一般式（３ｂ）、Ｎｏ．II−１３〜３２は一般式（３ａ）で表される化合物の例である。

また、下記（１）〜（６０）の第４級アンモニウム塩も好ましい。

上記のピリジニウム誘導体は、一般にピリジン環をアルキル化（メンシュトキン反応）して得られる。

本発明において、組成物中のオニウム塩の含有量は、その種類によって好ましい含有量が変動するが、通常は、併用される棒状液晶化合物の含有量に対して、０．０１〜１０質量％であるのが好ましく、０．０５〜７質量％であるのがより好ましく、０．０５〜５質量％であるのがさらに好ましい。オニウム塩は二種類以上用いてもよいが、かかる場合は、使用する全種類のオニウム塩の含有量の合計が前述の範囲であるのが好ましい。

−溶媒−
液晶組成物の溶媒としては、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、酢酸ブチル）、ケトン（例、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン）、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。

＜支持体＞
支持体としては、透明支持体が好ましく、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリル系樹脂フィルム、セルローストリアセテート等のセルロース系樹脂フィルム、およびシクロオレフィンポリマー系フィルム［例えば、商品名「アートン」、ＪＳＲ社製、商品名「ゼオノア」、日本ゼオン社製］等を挙げることができる。支持体は、可撓性のフィルムに限らず、ガラス基板等の非可撓性の基板であってもよい。

＜光学異方性層形成用の配向膜＞
光学異方性層形成用の配向膜としては、例えば、ポリマー等の有機化合物からなるラビング処理膜や無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、あるいはω−トリコサン酸や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如き有機化合物のラングミュア・ブロジェット法によるＬＢ膜を累積させた膜などがあげられる。配向膜としては、ポリマー層の表面をラビング処理して形成されたものが好ましい。ラビング処理は、ポリマー層の表面を紙や布で一定方向に数回こすることにより実施される。配向膜に使用するポリマーの種類は、ポリイミド、ポリビニルアルコール、特開平９−１５２５０９号公報に記載された重合性基を有するポリマー、特開２００５−９７３７７号公報、特開２００５−９９２２８号公報、および特開２００５−１２８５０３号公報記載の直交配向膜等を好ましく使用することができる。なお、本発明で言う直交配向膜とは、本発明の重合性棒状液晶化合物の分子の長軸を、直交配向膜のラビング方向と実質的に直交するように配向させる配向膜を意味する。配向膜の厚さは配向機能を提供できれば厚い必要はなく、０．０１〜５μｍであることが好ましく、０．０５〜２μｍであることがさらに好ましい。
また、光配向性の素材に偏光又は非偏光を照射して配向膜とした、いわゆる光配向膜も用いることもできる。即ち、支持体上に、光配光材料を塗布して光配向膜を作製してもよい。偏光の照射は、光配向膜に対して、垂直方向又は斜め方向から行うことができ、非偏光の照射は、光配向膜に対して、斜め方向から行うことができる。特に、斜め方向からの照射の場合、液晶にプレチルト角を付与することが出来る。

本発明に利用可能な光配向膜に用いられる光配向材料としては、例えば、特開２００６−２８５１９７号公報、特開２００７−７６８３９号公報、特開２００７−１３８１３８号公報、特開２００７−９４０７１号公報、特開２００７−１２１７２１号公報、特開２００７−１４０４６５号公報、特開２００７−１５６４３９号公報、特開２００７−１３３１８４号公報、特開２００９−１０９８３１号公報、特許第３８８３８４８号、特許第４１５１７４６号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、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／又はアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第４２０５１９５号、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、特許第４１６２８５０号に記載の光架橋性ポリイミド、ポリアミド、又はエステル、特開平９−１１８７１７号公報、特表平１０−５０６４２０号公報、特表２００３−５０５５６１号公報、ＷＯ２０１０／１５０７４８号公報、特開２０１３−１７７５６１号公報、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、クマリン化合物が好ましい例として挙げられる。特に好ましくは、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、ポリアミド、エステル、シンナメート化合物、カルコン化合物である。
本発明においては、光配向膜を用いることが好ましい。

配向膜を支持体上に塗布して乾燥させた後、配向膜をレーザ露光して配向パターンを形成する。配向膜の露光装置の模式図を図１４に示す。露光装置５０は、レーザ５２およびλ／２板（図示せず）を備えた光源５４と、レーザ５２（光源５４）からのレーザ光７０を２つに分離する偏光ビームスプリッター５６と、分離された２つの光線７２Ａ、７２Ｂの光路上にそれぞれ配置されたミラー５８Ａ、５８Ｂおよびλ／４板６０Ａ、６０Ｂを備える。λ／４板６０Ａおよび６０Ｂは互いに直交する光学軸を備えており、λ／４板６０Ａは、直線偏光Ｐ_０を右円偏光Ｐ_Ｒに、λ／４板６０Ｂは直線偏光Ｐ_０を左円偏光Ｐ_Ｌに変換する。
なお、図示は省略するが、光源５４はλ／２板を有し、レーザ５２が出射したレーザ光７０の偏光方向を変えて直線偏光Ｐ₀を出射する。λ／４板６０Ａおよび６０Ｂは、互いに平行な光学軸を備えている。λ／４板６０Ａは、直線偏光Ｐ₀（光線７２Ａ）を右円偏光Ｐ_Rに、λ／４板６０Ｂは直線偏光Ｐ₀（光線７２Ｂ）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配向膜８２を備えた支持体８０が露光部に配置され、２つの光線７２Ａ、７２Ｂを配向膜８２上で交差させて干渉させ、その干渉光を配向膜８２に照射して露光する。この際の干渉により、配向膜８２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。これによって、配向状態が周期的に変化する配向パターンを有する配向膜（以下、パターン配向膜ともいう）８２が得られる。露光装置５０において、２つの光７２Ａおよび７２Ｂの交差角βを変化させることにより、配向パターンのピッチを変化させることができる。配向状態が周期的に変化した配向パターンを有するパターン配向膜上に後述の光学異方性層を形成することにより、この周期に応じた液晶配向パターンを備えた光学異方性層を形成することができる。
また、λ／４板６０Ａおよび６０Ｂの光学軸を、それぞれ、９０°回転することにより、光学軸２０の回転方向を逆にすることができる。

上述のとおり、パターン配向膜は、パターン配向膜の上に形成される光学異方性層中の液晶化合物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となるように、液晶化合物を配向させる配向パターンを有する。パターン配向膜が、液晶化合物を配向させる向きに沿った軸を配向軸とすると、パターン配向膜は、配向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配向パターンを有するといえる。パターン配向膜の配向軸は、吸収異方性を測定することで検出することができる。例えば、パターン配向膜に直線偏光を回転させながら照射して、パターン配向膜を透過する光の光量を測定した際に、光量が最大または最小となる向きが、面内の一方向に沿って漸次変化して観測される。

＜光学異方性層の形成＞
光学異方性層は、パターン配向膜上に液晶組成物を多層塗布することにより形成することができる。多層塗布とは、配向膜の上に液晶組成物を塗布し、加熱し、さらに冷却した後に紫外線硬化を行って１層目の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、同様に加熱し、冷却後に紫外線硬化を行うことを繰り返すことをいう。光学異方性層を上記のように多層塗布して形成することにより、光学異方性層の総厚が厚くなった場合でも配向膜の配向方向を、光学異方性層の下面から上面にわたって反映させることができる。

第１の実施形態の光学異方性層と後述する第２の実施形態の光学異方性層とでは液晶組成物が異なるだけで、同様の形成方法を採用することができる。

図３は、光学素子１０に垂直入射した入射光Ｌ_１が、所定の出射角θ_２で出射される原理を模式的に示す図である。以下、図３を参照して説明する。

まず、入射光Ｌ_１として、波長λの右円偏光Ｐ_Ｒを用いた場合について説明する。
右円偏光Ｐ_Ｒである入射光Ｌ_１は、光学異方性層１４を通過することにより、λ／２の位相差が与えられて左円偏光Ｐ_Ｌに変換される。また光学異方性層１４中において、入射光Ｌ_１は、面内の個々の領域における液晶化合物２０の光学軸２２により絶対位相が変化する。ここで、液晶化合物２０の光学軸２２の向きがＡ軸方向（本例ではｘ軸方向）に回転して変化しているため、入射光が入射する光学異方性層１４の面（ｘ−ｙ面）のｘ座標における液晶化合物２０の光学軸２２の向きに応じて絶対位相の変化量が異なる。図３中の破線で示す領域には、その絶対位相の変化量がｘ座標によって異なる様子を模式的に示している。図３に示すように光学異方性層１４を通過する際の絶対位相のずれにより、光学異方性層の面に対して角度を有する絶対位相の等位相面２４が形成される。これによって、法線方向から入射した入射光Ｌ_１に対して、等位相面２４に垂直な方向に屈曲力が与えられ、入射光Ｌ_１の進行方向が変化する。すなわち、右円偏光Ｐ_Ｒである入射光Ｌ_１は、光学異方性層１４を通過した後には左円偏光Ｐ_Ｌとなり、かつ、法線方向と所定の角度θ_２をなす方向に進行する出射光Ｌ_２として光学異方性層１４から出射される。

以上のようにして、光学素子１０においては、光学素子１０の面に対して垂直に法線方向に沿って入射した入射光Ｌ_１は、法線方向とは異なる方向に出射光Ｌ_２として出射される。

光学異方性層１４中の液晶配向パターンにおける光学軸の向きの回転周期ｐを変化させることにより、出射角の傾きを変化させることができる。回転周期ｐを小さくするほど入射光に大きな屈曲力を与えることができるので、傾きを大きくすることができる。

このように、光学異方性層１４における液晶配向パターンによって、絶対位相の変化量を変化させて入射光の方向を変化させることができる。
なお、液晶配向パターンにおける光学軸の向きの回転周期ｐが一様な光学異方性層１４においては、回転周期ｐのばらつき（変動係数）ＣＶは、５％以下が好ましく、３％以下がより好ましい。
回転周期ｐのばらつきが大きいと、出射光の出射角がばらつくため、所望の回折方向における出射光の光量は低くなり回折角方向に幅を持ったピークになるため好ましくない。したがって、回転周期ｐのばらつきが小さいほど、所望の回折方向における出射光の光量を高くでき、所望の方向のみ回折効率を高くすることができる。回転周期と出射角の関係は後述する式（１）で表されるため、出射角のピークの幅からＣＶを算出することができる。
また、後述するように、本発明において光学異方性層は面内で回転周期ｐの長さが異なる領域を有していてもよい。この場合には、回転周期ｐが一様な領域内において、回転周期ｐのばらつき（変動係数）が上記範囲を満たすのが好ましい。

光学素子１０が、一方向のみに一様な回転周期ｐの液晶配向パターンを有している場合、上記のような原理に基づく入射光Ｌ_１の出射光Ｌ_２への変換は、透過回折として説明できる。入射光Ｌ_１に対し光学異方性層１４は透過回折格子として機能し、光学異方性層１４に垂直入射した入射光Ｌ_１は、所定の回折角θ_２の透過回折光Ｌ_２として透過回折される。この場合、一般的な光の回折の式である下記式（１）を満たす。
ｎ_２×ｓｉｎθ_２−ｎ_１×ｓｉｎθ_１＝ｍ×λ／ｐ 式（１）
ここで、ｎ_１は回折格子（ここでは光学異方性層）の入射面側の媒質１の屈折率、θ_１は入射角、ｎ_２は回折格子（ここでは光学異方性層）の出射面側の媒質２の屈折率、θ_２は回折角（出射角）、λは波長、ｐは回転周期、ｍは回折の次数である。ここでは、ｍ＝１で最大の回折効率が得られるように設定する。また、ここで、入射角θ_１＝０°の場合、式（１）は、
ｎ_２×ｓｉｎθ_２＝λ／ｐ 式（２）
となる。

さらに、本願発明の第１の実施態様においては、液晶化合物の光学軸が基板面に対して斜めに配向している。すなわち液晶分子がチルトすることにより、光が回折する際に実効的な液晶層（光学異方性層）の複屈折率が高くなり、回折効率を高めることが出来る。この場合は上の式の様に簡易な数式では表現することは難しいが、図３に示すようにＬ_２方向では液晶化合物の長軸に垂直に近い方向から光が入射していることから、より液晶層（光学異方性層）を通過する光に対する複屈折の効果が高いことが理解できる。

図４は、式（２）で示される回折現象を模式的に示す図である。
媒質ｎ_１と媒質ｎ_２との間に回折格子としての光学異方性層１４が配置されている。屈折率ｎ_１である媒質１側から光学異方性層１４に法線方向から入射した光Ｌ_１は、光学異方性層１４による回折作用により回折されて、屈折率ｎ_２である媒質２側に出射される。このとき出射角θ_２で出射される出射光Ｌ_２は、回折角θ_２の透過回折光Ｌ_２と言い換えることができる。

このように、液晶化合物２０が水平回転配向して固定化された光学異方性層１４が回折格子として機能する。

本発明者らは、液晶化合物２０が水平回転配向してかつチルトして固定化された光学異方性層１４は、従来のチルトしていない液晶化合物が水平回転配向して固定化された光学異方性層を用いた回折格子と比較して高い回折効率を得ることができることを見出した。ここで液晶化合物が水平回転配向するとは、棒状液晶化合物の光学軸（長軸）の面への平行成分が少なくとも一方向に回転変化する配向をいう。

光学異方性層中の液晶化合物２０をプレチルトさせることにより、液晶化合物がプレチルトしていない光学異方性層の場合と比較して高い回折効率が得られる理由は、以下の通りと推測される。

図３で示したように、光学異方性層に垂直に入射した光は、光学異方性層内において斜め方向に、屈曲力が加わり斜めに進む。光学異方性層内において光が進むと、本来垂直入射に対して所望の回折角が得られるように設定されている回折周期等の条件とのずれが生じるために、回折ロスが生じる。
液晶化合物をチルトさせた場合、チルトさせない場合と比較して、光が回折する方位に対してより高い複屈折率が生じる方位が存在する。この方向では実効的な異常光屈折率が大きくなるため、異常光屈折率と常光屈折率の差である複屈折率が高くなる。
狙った回折する方位に合わせて、プレチルト角の方位を設定することによって、その方位での本来の回折条件とのずれを抑制することができ、結果としてプレチルト角を持たせた液晶化合物を用いた場合の方が、より高い回折効率を得ることができると考えられる。

プレチルト角は０度から９０度までの角度であるが、大きくしすぎると正面での複屈折率が低下してしまうため、実際には１度から３０度程度が望ましい。更に望ましくは、３度から２０度であり、更に好ましくは５度から１５度である。

また、プレチルト角は光学異方性層の界面の処理によって制御されることが望ましい。基板側の界面においては、配向膜にプレチルト処理をおこなうことにより液晶化合物のプレチルト角を制御することが出来る。例えば、配向膜の形成じに配向膜に紫外線を正面から露光した後に斜めから露光することにより、配向膜上に形成する光学異方性層中の液晶化合物にプレチルト角を生じさせることが出来る。この場合には、２回目の照射方向に対して液晶化合物の単軸側が見える方向にプレチルトする。但し２回目の照射方向に対して垂直方向の方位の液晶化合物はプレチルトしないため、面内でプレチルトする領域とプレチルトしない領域が存在する。このことは、狙った方位に光を回折させるときにその方向に最も複屈折を高めることに寄与するので回折効率を高めるのに適している。
さらに、光学異方性層中または配向膜中にプレチルト角を助長する添加剤を加えることも出来る。この場合、回折効率を更に高める因子として添加剤を利用できる。
この添加剤は空気側の界面のプレチルト角の制御にも利用できる。

本発明の光学素子により回折作用を生じさせる光の波長λは、紫外から赤外、さらには、電磁波レベルであってもよい。同一の回転周期ｐに対し、入射光の波長が大きいほど回折角が大きく、入射光の波長が小さいほど回折角が小さくなる。波長λが３８０ｎｍである場合、回転周期ｐ（μｍ）は０．１＜ｐ＜１の範囲でチルトしていない場合と比べて高い回折効率を得ることができる。また、波長λが１１００ｎｍである場合、回転周期ｐ（μｍ）は２＜ｐ＜５の範囲でチルトしていない場合と比べて高い回折効率を得ることができる。

既述の通り、図１に示すように、光学素子１０の表面の法線に沿って右円偏光Ｐ_Ｒの光Ｌ_１を入射させると、法線方向と角度θ_２をなす方向に左円偏光Ｐ_Ｌの光Ｌ_２が出射される。一方、光学素子１０に左円偏光を入射光として入射させた場合には、入射光は光学異方性層１４において右円偏光に変換されると共に図１とは逆向きの屈曲力を受けて進行方向が変化される。

図５に示すように、光学素子１０に対して、ランダム偏光の入射光Ｌ_４１を入射させた場合、入射光Ｌ_４１のうち、右円偏光Ｐ_Ｒは光学異方性層１４において左円偏光Ｐ_Ｌに変換され、液晶配向パターンによって屈曲力を受けて進行方向が変化し、光学異方性層を透過して第１の透過回折光Ｌ_４２として出射される。入射光Ｌ_４１のうちの左円偏光Ｐ_Ｌは光学異方性層１４で右円偏光Ｐ_Ｒに変換されると共に、右円偏光から左円偏光に変換された光とは逆向きの屈曲力を受けて進行方向が変化した状態で光学異方性層１４を透過して光学素子１０の反対の面から第２の透過回折光Ｌ_４３として出射される。なお、第１の透過回折光Ｌ_４２と第２の透過回折光Ｌ_４３の進行方向は法線に対して略線対称の関係となる。
ここで、光学異方性層１４の液晶化合物はチルトしているので、第１の透過回折光Ｌ_４２と第２の透過回折光Ｌ_４３との回折効率は異なり、一般に第１の透過回折光Ｌ_４２の方が大きくなる。これにより、第１の透過回折光に特化した光学設計が可能になる。また、第１の透過回折光と第２の透過回折光の強度比を意図的に変えることも可能になる。

なお、図６に示すように、光学素子１０は、支持体１２上に配向膜１３を備え、その上に光学異方性層１４を備えた構成とすることができる。支持体１２および配向膜１３については上述したとおりである。

本発明の光学素子においては、光学異方性層における上記１８０°回転周期は全面に亘って一様である必要はない。すなわち、面内において、１８０°回転周期の長さが異なる領域を有していてもよい。これによって、面内で回折光の回折角を変えることができる。
また、光学異方性層の面内の少なくとも一方向（軸Ａ）に光学軸の向きが回転している液晶配向パターンを一部に有していればよく、光学軸の向きが一定の部分を備えていてもよい。

上記説明では入射光を光学異方性層に対して垂直に入射する例を示したが、入射光が斜めになった場合も同様に透過回折の効果が得られる。斜め入射の場合には、入射角θ_１を考慮に入れて上記式（１）を満たすように、所望の回折角θ_２を得られるように回転周期の設計をすればよい。

図１および図２に示した光学素子１０の光学異方性層１４のように、面に平行な光学軸が面内の一方向に一定の１８０°回転周期で回転変化している液晶配向パターンを面内に一様に備えている場合には、出射方向が一方向に定まる。
一方、液晶配向パターンにおいて、光学軸が回転変化する方向は一方向に限らず、二方向あるいは複数の方向であってもよい。所望の透過光の向きに応じた液晶配向パターンを備えた光学異方性層１４を用いることにより、入射光を所望の方向に透過させることができる。

図７は、光学素子の設計変更例における光学異方性層３４の平面模式図である。光学異方性層３４における液晶配向パターンは、上記実施形態の光学異方性層１４における液晶配向パターンと異なる。図７においては、光学軸２２のみを示している。図７の光学異方性層３４は、光学軸２２の向きが中心側から外側の多方向、例えば、軸Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３…に沿って徐々に回転して変化している液晶配向パターンを有している。図７に示す液晶配向パターンによって、入射光は光学軸２２の向きが異なる局所領域間では、異なる変化量で絶対位相が変化する。図７に示すような放射状に光学軸が回転変化する液晶配向パターンを備えれば、発散光もしくは集束光として透過させることができる。すなわち、光学異方性層１４中の液晶配向パターンによって凹レンズあるいは凸レンズとしての機能を実現できる。

以上は、光学異方性層の両界面におけるプレチルト角が一様な例を示したが、図８および図９のように両界面におけるプレチルト角が一様でなく非対称でもよい。すなわち、光学異方性層の一方の界面側におけるプレチルト角と他方の界面側におけるプレチルト角が異なっていてもよい。これらの場合も図１の光学異方性層における液晶化合物プレチルト角が一様な場合と同様な効果を示す。

また、光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の傾斜角が厚み方向で異なる領域を有していてもよい。

図８に示す光学素子１０の光学異方性層１４は、入射光Ｌ₁が入射する界面側で液晶化合物が界面に対して傾斜して配向されており、光Ｌ₂が出射される界面側では液晶化合物が界面に対して略平行に配向されている。すなわち、光学異方性層１４の入射側の界面では液晶化合物のプレチルト角が０°より大きく、出射側の界面では液晶化合物のプレチルト角が略０°となっている。
また、光学異方性層１４の両界面の間の領域においては、液晶化合物のチルト角（傾斜角）は、入射側から出射側に向かうにしたがって、入射側界面のプレチルト角から出射側のプレチルト角まで漸次変化している。すなわち、厚み方向に傾斜角が異なる領域を有する。

図９に示す光学素子１０の光学異方性層１４は、入射光Ｌ₁が入射する界面側では液晶化合物が界面に対して略平行に配向されており、光Ｌ₂が出射される界面側では液晶化合物が界面に対して傾斜して配向されている。すなわち、光学異方性層１４の入射側の界面では液晶化合物のプレチルト角が略０°となっており、出射側の界面では液晶化合物のプレチルト角が０°より大きくなっている。
また、光学異方性層１４の両界面の間の領域においては、液晶化合物のチルト角（傾斜角）は、入射側から出射側に向かうにしたがって、入射側界面のプレチルト角から出射側のプレチルト角まで漸次変化している。すなわち、厚み方向に傾斜角が異なる領域を有する。
なお、図８および図９に示す例においては、一方のプレチルト角が０°の例を示したが、これに限定はされず、両界面においてそれぞれ異なるプレチルト角を有する構成としてもよい。

図１０は、本発明の第２の実施形態の光学素子１１０の構成を示す側面模式図である。なお、第２の実施形態の光学素子の光学異方性層における液晶配向パターンの平面模式図は図２に示した第１の実施形態のものと同様である。

第２の実施形態の光学素子１１０は、光学異方性層１１４を備えている。本実施形態の光学素子１１０についても、支持体上に形成された配向膜上に光学異方性層が形成される構成を有していてもよい。

光学素子１１０は、光学異方性層１１４における液晶配向パターンが第１の実施形態の光学異方性層１４と異なる。
面内方向において、液晶化合物１２０が水平回転配向をしている点では光学異方性層１４と共通する。一方、厚み方向において、液晶化合物１２０がコレステリック配向している点で光学異方性層１４と異なる。

光学異方性層１１４は、特定の円偏光（右円偏光もしくは左円偏光）の所定の選択波長域の光のみを選択的に反射する機能を奏する。選択的に反射される光の中心波長はコレステリックの螺旋ピッチおよび膜厚ｄ_２により定められ、いずれの円偏光を反射するかは、螺旋の回転方向により定められる。

本光学素子１１０における光学軸２２の面内方向における変化は図２に示した第１の実施形態の光学素子１０の場合と同等であるため、光学素子１０と同様の作用を生じる。従って、光学素子１１０は、第１の実施形態の光学素子１０と同様に、入射した光に対して絶対位相を変化させて斜めに屈曲させる作用を生じる。また、同時に、厚み方向にコレステリック液晶相を有するので、光学異方性層に入射する光のうち、特定の円偏光の選択波長域の光を選択的に反射する。

ここで、光学異方性層１１４においてコレステリック液晶相が所定の中心波長を有する右円偏光を反射するよう設計されているものとする。この場合、図１０に示すように、本光学素子１１０の光学異方性層１１４の面に垂直に、すなわち法線に沿って右円偏光である所定の中心波長の光Ｌ_５１を入射させると、法線方向に対して傾きを有する方向に進行する反射光Ｌ_５２が生じる。すなわち、光学異方性層１１４は、光_５１に対して反射型回折格子として機能する。
なお、所定の選択波長域以外の光、および左円偏光は光学異方性層１１４を透過する。

従って、図１１に示すように、所定の中心波長を有するランダム偏光Ｌ_６１を光学異方性層１１４に垂直入射させた場合、右円偏光Ｌ_６２のみが反射回折され、左円偏光Ｌ_６３は、光学異方性層１１４を透過する。

本実施形態の光学素子１１０についても、光学異方性層１１４中の液晶化合物がプレチルトしているので、第１の実施形態の光学素子１０と同様に、棒状液晶化合物によって、水平回転配向かつ厚み方向にコレステリック液晶相を有する液晶配向パターンを形成した場合、すなわち、液晶化合物がプレチルトしていない場合と比較して、回折効率を向上させることができる。

なお、光学素子において、異なる選択波長領域のコレステリック液晶相の複数の光学異方性層を組み合わせて備えてもよい。

図１０では、光学異方性層の両界面におけるプレチルト角が一様な例を示したが、図１２および図１３のように光学異方性層の両界面におけるプレチルト角が一様でなく非対称でもよい。すなわち、光学異方性層の一方の界面側におけるプレチルト角と他方の界面側におけるプレチルト角が異なっていてもよい。これらの場合も図１０の光学異方性層におけるプレチルト角が一様な場合と同様な効果を示す。

また、図１０等に示す例では、液晶化合物がコレステリック配向されて厚み方向にねじれ性を有する構成としたが、これに限定はされず、コレステリック配向以外で厚み方向にねじれ性を有する構成であってもよい。厚み方向にねじれ性を有する構成とすることで、透過型回折格子において、斜めに入射した光の回折効率を向上させることができる。また、入射光の波長に対して回折効率が高い範囲を広くすること（広帯域化）にも寄与する。

＜＜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。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構造のピッチＰ（＝螺旋の周期）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、この螺旋構造の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ピッチは、光学異方性層の形成の際、液晶化合物と共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、これらを調節することによって所望の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頁に記載の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相の螺旋の捩れ方向が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。
なお、コレステリック液晶相の旋回の方向は、光学異方性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帯域（円偏光反射帯域）の半値幅Δλ（ｎｍ）は、コレステリック液晶相のΔｎと螺旋のピッチＰとに依存し、Δλ＝Δｎ×Ｐの関係に従う。そのため、選択反射帯域の幅の制御は、Δｎを調節して行うことができる。Δｎは、光学異方性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。
反射波長領域の半値幅は、光学素子１０の用途に応じて調節され、例えば１０〜５００ｎｍであればよく、好ましくは２０〜３００ｎｍであり、より好ましくは３０〜１００ｎｍである。

＜＜コレステリック液晶構造を有する光学異方性層の形成方法＞＞
コレステリック液晶構造を有する光学異方性層は、コレステリック液晶相を層状に固定して形成できる。
コレステリック液晶相を固定した構造は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、外場または外力によって配向形態に変化を生じさせることない状態に変化した構造が好ましい。
なお、コレステリック液晶相を固定した構造においては、コレステリック液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、光学異方性層において、液晶化合物３０は液晶性を示さなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、液晶性を失っていてもよい。

コレステリック液晶相を固定してなる光学異方性層の形成に用いる材料としては、上述した液晶化合物を含む液晶組成物が挙げられる。液晶化合物は重合性液晶化合物であるのが好ましい。
また、コレステリック液晶構造を有する光学異方性層の形成に用いる液晶組成物は、さらに界面活性剤およびキラル剤を含んでいてもよい。

−−キラル剤（光学活性化合物）−−
キラル剤（カイラル剤）はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向または螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物（例えば、液晶デバイスハンドブック、第３章４−３項、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）用カイラル剤、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、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。

また、光学異方性層は、入射光の波長に対して広帯域であることが望ましく、複屈折率が逆分散となる液晶材料を用いて構成されていることが好ましい。また、液晶組成物に、カイラル剤のような捩れを発現する成分を付与することにより、また、異なる位相差層（選択反射波長の異なる光学異方性層）を積層することにより、入射光の波長に対して光学異方性層を実質的に広帯域にすることも好ましい。捩れを発現する成分を含有させることにより、光学異方性層の厚さ方向に捩れ性を付与することができる。この捩れ性は、厚さ方向に対して、右捩れ性でもよいし、左捩れ性でもよく、右捩れ性および左捩れ性の双方の光学異方性層を積層してもよい。例えば、光学異方性層において、捩れ方向が異なる２層の液晶を積層することによって広帯域のパターン化されたλ／２板を実現する方法が特開２０１４−０８９４７６号公報等に示されており、本発明において好ましく使用することができる。

本発明の光学素子は、光学異方性層と支持体および配向膜とが積層された状態でも使用できるが、支持体を剥離した状態、すなわち、光学異方性層と配向膜とが積層された構成、あるいは、支持体および配向膜を剥離した状態、すなわち、光学異方性層単体の構成であっても使用できる。

次に、本発明の光学素子を備えた光学装置の一例を説明する。図１５は光学装置の一例であるヘッドマウントディスプレイ９０の要部構成を示す図である。
図１５に示すように、ヘッドマウントディスプレイ９０は、光源の一態様である液晶表示装置９２と、液晶表示装置９２から出力された光を導光する導光部材９４とを備えており、導光部材９４の一部に、本発明の第２の実施形態の光学素子１１０Ａ，１１０Ｂが備えられている。液晶表示装置９２と導光部材９４とは、液晶表示装置９２からの光が導光部材９４の主面に対して垂直に入射するように配置されており、光学素子１１０Ａが導光部材９４に入射した光が光学素子１１０Ａの表面に垂直に入射する位置に配置されている。すなわち、光学素子１１０Ａは、導光部材９４の液晶表示装置９２と対面する主面とは反対側の主面の、液晶表示装置９２の位置に対応する位置に配置される。他方、光学素子１１０Ｂは、導光部材９４中を全反射して導光された光が入射される位置であって、導光された光を導光部材９４から出射させる位置に配置されている。図１５では、導光部材９４の光学素子１１０Ａが配置されている主面の、光学素子１１０Ａとは異なる位置に配置されている。

図１５において、光学素子１１０Ａは光学異方性層１１４Ａおよび支持体１１２Ａを備え、光学異方性層１１４Ａに垂直に入射する所定の中心波長の特定の円偏光を斜め方向に反射するように構成されている。光学素子１１０Ｂは光学異方性層１１４Ｂおよび支持体１１２Ｂを備え、光学異方性層１１４Ｂに斜め方向から入射する所定の中心波長の特定の円偏光を垂直方向に反射するように構成されている。

図１５の構成において、液晶表示装置９２が表示した光は、矢印で示すように、導光部材９４の一方の端部の、光学素子１１０Ａが配置された主面とは反対側の主面から導光部材９４内に入射する。導光部材９４内に入射した光は光学素子１１０Ａにて反射される。その際、光学素子１１０Ａによる回折の効果によって鏡面反射（正反射）せずに、鏡面反射方向とは角度が異なる方向に反射される。図１５に示す例では、光は光学素子１１０Ａの主面に対して略垂直な方向から入射し、導光部材９４の長手方向（図中上下方向）側に大きな角度傾斜した方向に反射される。

光学素子１１０Ａで反射された光は、入射光の角度に対して、大きな角度で反射されているため、光の進行方向の、導光部材９４の主面に対する角度が小さくなるため、導光部材９４の両主面で全反射されて導光部材９４内を長手方向に導光される。
導光板部材９４内を導光された光は、導光部材９４の長手方向の他方の端部において、光学素子１１０Ｂにより反射される。その際、光学素子１１０Ｂによる回折の効果によって鏡面反射せずに、鏡面反射方向とは角度が異なる方向に反射される。図１５に示す例では、光は光学素子１１０Ｂの主面に対して斜め方向から入射し、光学素子１１０Ｂの主面に垂直方向へ反射される。

光学素子１１０Ｂで反射された光は、導光部材９４の、光学素子１１０Ｂが配置された主面とは反対側の主面に到達するが、この主面に対して略垂直に入射するため、全反射されずに導光部材９４の外に出射される。すなわち、使用者による観察位置に光を出射する。

このように、本発明の光学素子を用いれば、入射光の反射方向を所望の方向とすることができ、反射素子と光路変更のための素子を別途に設ける必要がないため、光学装置の小型化を図ることができる。

本発明の光学素子は、上記のようなヘッドマウントディスプレイ９０への適用に限らず、光を入射角とは異なる方向に反射させる光反射素子として、ＡＲ投影装置へも適用可能である。また、光を集光また発散するマイクロミラー、あるいはマイクロレンズとして、センサ用集光ミラーあるいは、光を拡散させる反射スクリーン等への適用が可能である。

図１等に示す例では、光学素子は、１層の光学異方性層を有する構成としたがこれに限定はされず、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を２層以上有していてもよい。光学異方性層を２層以上有する場合には、少なくとも１層の光学異方性層が、液晶化合物が水平回転配向されており、かつ、少なくとも１つの界面において液晶化合物の配向方向が界面に対してプレチルト角を有する領域を有する光学異方性層であればよい。

また、２層以上の光学異方性層を有する場合には、液晶化合物の配向パターンが異なる２種以上の光学異方性層を有するのが好ましい。
具体的には、２種以上の光学異方性層は、プレチルト角が互いに異なるものであるのが好ましい。あるいは、２種以上の光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の界面に対するチルト角（傾斜角）の厚み方向の平均値（以下、平均傾斜角ともいう）が互いに異なるものであるのが好ましい。

例えば、図１８に示す光学素子１０は、２層の光学異方性層１４ａおよび１４ｂが積層された構成を有する。
光学異方性層１４ａは、図１に示す光学素子１０の光学異方性層１４と同様の構成を有するものである。すなわち、光学異方性層１４ａは、液晶化合物２０が水平回転配向されており、かつ、両界面において液晶化合物２０の配向方向が界面に対してプレチルト角を有するように配向されたパターンを有する。両界面におけるプレチルト角は略同じである。また、光学異方性層１４ａの厚み方向において、液晶化合物２０のチルト角（傾斜角）は一定である。従って、光学異方性層１４ａにおける液晶化合物２０の平均傾斜角は、プレチルト角と略同じである。

一方、光学異方性層１４ｂは、液晶化合物２０が水平回転配向されているが、両界面において液晶化合物２０の配向方向が界面に対してプレチルト角を有さない（プレチルト角が０°である）層である。また、界面以外の液晶化合物２０のチルト角も０°である。すなわち、光学異方性層１４ｂは、すべての液晶化合物２０が界面に対して平行に配向されたパターンを有する。従って、光学異方性層１４ｂにおける液晶化合物２０の平均傾斜角は、０°である。

従って、光学異方性層１４ａと光学異方性層１４ｂとは、両面ともにプレチルト角が互いに異なっている。また、光学異方性層１４ａと光学異方性層１４ｂとは、液晶化合物２０の平均傾斜角が互いに異なっている。
このように、液晶化合物２０が水平回転配向された光学異方性層を２層有する構成とし、１層をプレチルト角を有する層とし、他の１層をプレチルト角を有さない層としてもよい。

また、他の一例である図１９に示す光学素子１０は、２層の光学異方性層１４ａおよび１４ｃが積層された構成を有する。

光学異方性層１４ａおよび光学異方性層１４ｃはともに、液晶化合物２０が水平回転配向されており、かつ、両界面において液晶化合物２０の配向方向が界面に対してプレチルト角を有するように配向されたパターンを有する。また、光学異方性層１４ａおよび光学異方性層１４ｃはそれぞれ、両界面におけるプレチルト角は略同じである。また、光学異方性層１４ａおよび光学異方性層１４ｃはそれぞれ厚み方向において、液晶化合物２０のチルト角（傾斜角）は一定である。
ここで、図１９に示すように、光学異方性層１４ａと光学異方性層１４ｃとは液晶化合物２０のプレチルト角および平均傾斜角が互いに異なる。
このように、液晶化合物２０が水平回転配向され、かつ、プレチルト角を有する光学異方性層を２層有する構成としてもよい。

また、他の一例である図２０に示す光学素子１０は、２層の光学異方性層１４ａおよび１４ｄが積層された構成を有する。

光学異方性層１４ａは、図１８に示す光学素子１０の光学異方性層１４ａと同様である。すなわち、光学異方性層１４ａは、液晶化合物２０が水平回転配向されており、かつ、両界面において液晶化合物２０の配向方向が界面に対してプレチルト角を有するように配向されたパターンを有する。

一方、光学異方性層１４ｄは、図８に示す光学素子１０の光学異方性層１４と同様の構成を有するものである。すなわち、光学異方性層１４ｄは、一方の界面側におけるプレチルト角と他方の界面側におけるプレチルト角が異なっている配向パターンを有する。
具体的には、光学異方性層１４ｄは、光学異方性層１４ａ側の界面では液晶化合物２０のプレチルト角が０°であり、光学異方性層１４ａとは反対側の界面では液晶化合物２０は所定のプレチルト角で界面に対して傾斜している。また、両界面の間の領域においては、液晶のチルト角（傾斜角）は、一方の界面側から他方の界面側に向かうにしたがって漸次変化している配向パターンを有する。すなわち、厚み方向に傾斜角が異なる領域を有する。
なお、前述のとおり、両界面におけるプレチルト角が異なる光学異方性層の例としては、一方のプレチルト角が０°の構成に限定はされず、両界面におけるプレチルト角が互いに異なっていればよい。

従って、光学異方性層１４ａと光学異方性層１４ｄとは、プレチルト角が互いに異なっている。また、光学異方性層１４ａと光学異方性層１４ｄとは、液晶化合物２０の平均傾斜角が互いに異なっている。
このように、厚み方向に液晶化合物の傾斜角が異なる光学異方性層を少なくとも１層有する構成としてもよい。また、図示しないが、厚み方向に液晶化合物の傾斜角が異なる光学異方性層を２種以上有する構成も好ましく用いられる。

図１８〜図２０のように、プレチルト角および／または平均傾斜角が異なる２種以上の光学異方性層を有する構成とすることで、個々の光学異方性層で回折効率が最大となる入射角度が異なるため、広い入射角度で高い回折効率を得ることができる。

なお、平均傾斜角は、プレチルト角の測定と同様の方法で厚み方向の各液晶化合物のチルト角を測定して厚み方向の平均値を求めればよい。

ここで、図１８〜図２０においては、２つの光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の界面に対する傾斜方位が同じである構成としたが、これに限定はされず、傾斜方位が互いに異なる構成としてもよい。

図２１に示す光学素子１０は、２層の光学異方性層１４ａおよび１４ｅが積層された構成を有する。

光学異方性層１４ａは、図１８に示す光学素子１０の光学異方性層１４ａと同様である。すなわち、光学異方性層１４ａは、液晶化合物２０が水平回転配向されており、かつ、両界面において液晶化合物２０の配向方向が界面に対してプレチルト角を有するように配向されたパターンを有する。

一方、光学異方性層１４ｄは、液晶化合物の傾斜方位が光学異方性層１４ａとは逆向きである以外は、光学異方性層１４ａと同様の配向パターンを有する。すなわち、光学異方性層１４ｄは、液晶化合物２０が水平回転配向されており、かつ、両界面において液晶化合物２０の配向方向が界面に対してプレチルト角を有するように配向されたパターンを有する。

このように、液晶化合物の傾斜方位が互いに異なる光学異方性層を有する構成とすることで、広い入射角度で高い回折効率を得ることができる。

なお、図２１に示す例においては、光学異方性層１４ａと光学異方性層１４ｄとは液晶化合物の傾斜方位が異なるのみで、プレチルト角および平均傾斜角等は同じとしたが、これに限定はされず、液晶化合物の傾斜方位が異なり、かつ、プレチルト角および／または平均傾斜角が異なる２種以上の光学異方性層を有する構成としてもよい。また、厚み方向に液晶化合物の傾斜角が異なる光学異方性層を有する構成としてもよい。

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

［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示すアルカリ溶液を塗布量１４ｍＬ（リットル）／ｍ²で塗布し、支持体を１１０℃に加熱し、さらに、スチーム式遠赤外ヒーター（ノリタケカンパニーリミテド社製）の下を、１０秒間搬送した。
続いて、同じくバーコーターを用いて、支持体のアルカリ溶液塗布面に、純水を３ｍＬ／ｍ²塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗およびエアナイフによる水切りを３回繰り返した後に、７０℃の乾燥ゾーンを１０秒間搬送して乾燥させ、支持体の表面をアルカリ鹸化処理した。

アルカリ溶液
――――――――――――――――――――――――――――――――――
水酸化カリウム ４．７０質量部
水 １５．８０質量部
イソプロパノール ６３．７０質量部
界面活性剤
ＳＦ−１：Ｃ₁₄Ｈ₂₉Ｏ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）₂ＯＨ １．０ 質量部
プロピレングリコール １４．８ 質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

（下塗り層の形成）
支持体のアルカリけん化処理面に、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
――――――――――――――――――――――――――――――――――
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
――――――――――――――――――――――――――――――――――

（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。

配向膜形成用塗布液
――――――――――――――――――――――――――――――――――
光配向用素材Ａ 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Ａ−

（配向膜の露光）
図１４に示す露光装置を用いて配向膜を露光して、配向パターンを有する配向膜（パターン配向膜）Ｐ−１を形成した。
露光装置において、レーザとして波長（３２５ｎｍ）のレーザ光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を１００ｍＪ／ｃｍ²とした。なお、２つのレーザ光およびの干渉により形成される配向パターンの１周期（液晶化合物由来の光軸が１８０°回転する長さ）は、２つの光の交差角（交差角β）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液晶組成物として、下記の組成物Ａ−１を調製した。
組成物Ａ−１
――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
レベリング剤Ｔ−１ ０．０８質量部
メチルエチルケトン １０８８．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

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

先ず１層目は、配向膜Ｐ−１上に下記の組成物Ａ−１を塗布して、塗膜をホットプレート上で７０℃に加熱し、その後、２５℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を１００ｍＪ／ｃｍ²の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。この時の１層目の液晶層の膜厚は０．２μｍであった。

２層目以降は、この液晶層に重ね塗りして、上と同じ条件で加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返し、光学異方性層を形成して、光学素子を作製した。
光学異方性層は、最終的に液晶のΔｎ₅₅₀×厚さ（Ｒｅ（５５０））が２７５ｎｍになり、かつ、図３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軸が１８０°回転する１周期は、３．０μｍであった。以下、特に記載が無い場合には、『Δｎ₅₅₀×ｄ』等の測定は、同様に行った。

（プレチルト角の測定）
光学異方性層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側および空気界面側の界面に存在する液晶化合物由来の光軸のプレチルト角を各々測定した。測定の結果、配向膜界面側のプレチルト角、空気界面側のプレチルト角ともに、略０度であった。

［実施例１］
比較例１から、配向膜の露光のみを下記のように変更して配向膜（パターン配向膜）Ｐ−２を形成し配向膜とした。

（配向膜の露光）
比較例１と同様に、配向パターンを有する配向膜Ｐ−１を形成した後、更に、ディポラライザー（偏光解消素子）で無偏光化したレーザー光を、配向パターンの干渉縞に対して直交する２つの方位角のうちの1つの方向（第二露光方位と呼ぶ）で、基板の法線方向から４５°傾けて、露光量を１０ｍＪ／ｃｍ²で照射した。これにより、配向膜に第二露光方位に対して垂直な方向に液晶化合物がプレチルトする機能を付与した。これにより配向膜Ｐ−２を形成し、それ以外は比較例１と同様に、光学素子を作製した。

（プレチルト角の測定）
比較例１と同様の方法で、配向膜界面側および空気界面側の界面に存在する液晶化合物由来の光軸のプレチルト角を各々測定した。測定の結果、空気界面側のプレチルト角は略０度であった。配向膜界面側のプレチルト角は、第二露光方位と基板の法線方向が作る面に対して垂直な方位の液晶化合物のプレチルト角は略０度であり、第二露光方位と基板法線方向が作る面に対して平行な方位の液晶化合物のプレチルト角は略７度でありかつプレチルトが立ちあがる向きは第二露光方位に向かって液晶化合物の長軸が垂直方向に起き上がる方向であった。また、間の方位の液晶化合物のチルト角は緩やかに０度から７度まで変化していた。

［実施例２］
実施例１から、組成物Ａ−１を下記組成物Ａ−２に変更し、それ以外は比較例１と全く同じ様に、光学素子を作製した。
組成物Ａ−２
――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
レベリング剤Ｔ−２ ０．２０質量部
レベリング剤Ｔ−３ ０．１０質量部
メチルエチルケトン １０８８．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

レベリング剤Ｔ−２

レベリング剤Ｔ−３

（プレチルト角の測定）
比較例１と同様の方法で、配向膜界面側および空気界面側の界面に存在する液晶化合物由来の光軸のプレチルト角を各々測定した。測定の結果、空気界面側のプレチルト角は略１０度であった。配向膜界面側のプレチルト角は、第二露光方位と基板の法線方向が作る面に対して垂直な方位の液晶化合物のプレチルト角は略０度であり、第二露光方位と基板法線方向が作る面に対して平行な方位の液晶化合物のプレチルト角は略７度でありかつプレチルトが立ちあがる向きは第二露光方位に向かって液晶化合物の長軸が垂直方向に起き上がる方向であった。また、間の方位の液晶化合物のチルト角は緩やかに１０度から７度まで変化していた。

［実施例３］
実施例１から、組成物Ａ−１を下記組成物Ａ−３に変更し、それ以外は比較例1と全く同じ様に、光学素子を作製した。
組成物Ａ−３
――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
レベリング剤Ｔ−２ ０．２０質量部
レベリング剤Ｔ−３ ０．１０質量部
オニウム塩Ｏ−１ ０．０２質量部
メチルエチルケトン １０８８．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

オニウム塩Ｏ−１

（プレチルト角の測定）
比較例１と同様の方法で、配向膜界面側および空気界面側の界面に存在する液晶化合物由来の光軸のプレチルト角を各々測定した。測定の結果、空気界面側のプレチルト角は略１０度であった。配向膜界面側のプレチルト角は、第二露光方位と基板法線方向が作る面に対して垂直な方位の液晶化合物のプレチルト角は略１０度であり、第二露光方位と基板の法線方向が作る面に対して平行な方位の液晶化合物のプレチルト角は略１０度でありかつプレチルトが立ちあがる向きは第二露光方位に向かって液晶化合物の長軸が垂直方向に起き上がる方向であった。また、間の方位の液晶化合物のチルト角は１０度から１０度と略一様であった。

［評価］
−回折角の測定−
実施例１〜３および比較例１の各光学素子は、透過型の光学素子である。これらの光学素子について、光学素子の支持体を通して光学異方性層の表面に垂直に光を入射させ、その透過回折光の回折角を測定した。具体的には、５５０ｎｍに出力の中心波長をもつ右円偏光としたレーザ光を、光学素子の一方の面、すなわち光学異方性層の一方の面に、法線方向に５０ｃｍの離れた位置から垂直入射させ、透過回折光のスポットを光学素子の他方の面から５０ｃｍの距離に配置したスクリーンで捉えて、回折角を算出した。

−光強度の測定−
光強度の測定方法を、図１６を参照して説明する。実施例および比較例の光学素子１０は、支持体１２の表面に備えられた配向膜１３上に光学異方性層１４を備えている。この光学異方性層１４の一方の面である配向膜１３側の面と対向する他方の面に、支持体１２とほぼ同一の屈折率の第２の支持体１８を接着させて測定用試料とした。
半導体レーザ３０から出射した波長５３１ｎｍの半導体レーザ光を直線偏光子３１、およびλ／４板３２を透過させて右円偏光Ｐ_Ｒの光Ｌとした。この光Ｌを支持体１２に垂直入射させることにより、光Ｌを光学異方性層１４の一方の面に垂直入射させた。この場合、光学異方性層１４による回折作用により回折角θ_２の回折光Ｌ_ｔが光学異方性層１４の他方の面から出力される。この回折光Ｌ_ｔは、光学異方性層１４の他方の面に接続されている第２の支持体１８中を進行し、試料の表面から大気中に出射される。この出射光Ｌ_ｔ１の光強度を光検出器３５で測定した。なお、試料と大気との界面において、屈折率差があるため回折光Ｌ_ｔは屈曲されて出射角θ_２２で出射する出射光Ｌ_ｔ１と第２の支持体１８内部に反射する反射光Ｌ_ｔ２が生じる。光検出器３５で検出した光強度と、フレネル則から内部反射した光Ｌ_ｔ２の光強度を求め、回折光Ｌ_ｔの光強度を算出した。
そして、回折光Ｌ_ｔの光強度と光Ｌの光強度との比をとり、回折光Ｌ_ｔの入射光に対する相対光強度値を求めた。

以下に実施例１〜３および比較例１の光学素子の評価結果を示す。
比較例に対する光強度増加率
比較例１ −
実施例１ ５％
実施例２ １０％
実施例３ １２％

上記結果に示すように、比較例と比べて、実施例１〜３は光強度増加率が認められた。これは、回折方位への光学異方性層の複屈折の効果が高まる様に液晶化合物をチルトさせた効果によるものと考えられ、その結果、回折効率が高まり高い光強度が得られたと推定される。

［比較例１１］
＜第１反射層の作製＞
比較例１において使用した、配向膜塗布後の支持体を用い、同様に配向膜の露光を行った。

（配向膜の露光）
図１４に示す露光装置を用いて配向膜を露光して、配向パターンを有する配向膜Ｐ−１を形成した。
露光装置において、レーザとして波長（３２５ｎｍ）のレーザ光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を１００ｍＪ／ｃｍ²とした。なお、２つのレーザ光およびの干渉により形成される配向パターンの１周期（光学軸が１８０°回転する長さ）は、２つの光の交差角（交差角β）を変化させることによって制御した。

（Ｇ反射コレステリック液晶層の形成）
光学異方性層としてのコレステリック液晶層を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ａ−１１を調製した。この組成物Ａ−１１は、選択反射中心波長が５３０ｎｍで、右円偏光を反射するコレステリック液晶層（コレステリック液晶相）を形成する、液晶組成物である。
組成物Ａ−１１
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
キラル剤Ｃｈ−１ ５．６８質量部
レベリング剤Ｔ−１ ０．０８質量部
メチルエチルケトン １１８０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

棒状液晶化合物Ｌ−１

キラル剤Ｃｈ−１

レベリング剤Ｔ−１

Ｇ反射コレステリック液晶層は、組成物Ａ−１１を配向膜Ｐ−１上に多層塗布することにより形成した。多層塗布とは、先ず配向膜の上に１層目の組成物Ａ−１１を塗布、加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した後、２層目以降はその液晶固定化層に重ね塗りして塗布を行い、同様に加熱、冷却後に紫外線硬化を行うことを繰り返すことを指す。多層塗布により形成することにより、液晶層の総厚が厚くなった時でも配向膜の配向方向が液晶層の下面から上面にわたって反映される。

先ず１層目は、配向膜Ｐ−１上に組成物Ａ−１１を塗布して、塗膜をホットプレート上で９５℃に加熱し、その後、２５℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を１００ｍＪ／ｃｍ²の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。この時の１層目の液晶層の膜厚は０．２μｍであった。

２層目以降は、この液晶層に重ね塗りして、上と同じ条件で加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返し、Ｇ反射コレステリック液晶層を形成した。
このようなＧ反射コレステリック液晶層の形成を、２枚の支持体に対して行い、第１Ｇ反射層および第２Ｇ反射層を作製した。
Ｇ反射層の断面をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）で確認したところ、Ｇ反射層のコレステリック液晶相は８ピッチであった。
Ｇ反射コレステリック液晶層は、図３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Ｇ反射コレステリック液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物由来の光学軸が１８０°回転する１周期は、１．１μｍであった。

（プレチルト角の測定）
Ｇ反射コレステリック液晶層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側および空気界面側の界面に存在する液晶化合物由来の光軸のプレチルト角を各々測定した。測定の結果、配向膜界面側のプレチルト角、空気界面側のプレチルト角ともに、略０度であった。

［実施例１１］
比較例１１から、配向膜の露光のみを下記のように変更して配向膜Ｐ−２を形成し配向膜とした。

（配向膜の露光）
比較例１１と同様に、配向パターンを有する配向膜Ｐ−１を形成した後、更に、ディポラライザー（偏光解消素子）で無偏光化したレーザー光を、配向パターンの干渉縞に対して直交する２つの方位角のうちの1つの方向（第二露光方位と呼ぶ）で、基板の法線方向から４５°傾けて、露光量を１０ｍＪ／ｃｍ²で照射した。これにより、配向膜に第二露光方位に対して垂直な方向に液晶化合物がプレチルトする機能を付与した。これにより配向膜Ｐ−２を形成した。
それ以外は比較例１１と同様に、光学素子を作製した。

（プレチルト角の測定）
比較例１と同様の方法で、配向膜界面側および空気界面側の界面に存在する液晶化合物由来の光軸のプレチルト角を各々測定した。測定の結果、空気界面側のプレチルト角は略０度であった。配向膜界面側のプレチルト角は、第二露光方位と基板法線方向が作る面に対して垂直な方位の液晶化合物のプレチルト角は略０度であり、第二露光方位と基板法線方向が作る面に対して平行な方位の液晶化合物のプレチルト角は略７度でありかつプレチルトが立ちあがる向きは第二露光方位に向かって液晶化合物の長軸が垂直方向に起き上がる方向であった。また、間の方位の液晶化合物のチルト角は緩やかに０度から７度まで変化していた。

［実施例１２］
実施例１１から、組成物Ａ−１１を下記組成物Ａ−１２に変更し、それ以外は実施例１１と全く同じ様に、光学素子を作製した。
組成物Ａ−１２
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
キラル剤Ｃｈ−１ ５．６８質量部
レベリング剤Ｔ−２ ０．２０質量部
レベリング剤Ｔ−３ ０．１０質量部
メチルエチルケトン １１８０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

（プレチルト角の測定）
比較例１と同様の方法で、配向膜界面側および空気界面側の界面に存在する液晶化合物由来の光軸のプレチルト角を各々測定した。測定の結果、空気界面側のプレチルト角は略１０度であった。配向膜界面側のプレチルト角は、第二露光方位と基板法線方向が作る面に対して垂直な方位の液晶化合物のプレチルト角は略０度であり、第二露光方位と基板法線方向が作る面に対して平行な方位の液晶化合物のプレチルト角は略７度でありかつプレチルトが立ちあがる向きは第二露光方位に向かって液晶化合物の長軸が垂直方向に起き上がる方向であった。また、間の方位の液晶化合物のチルト角は緩やかに１０度から７度まで変化していた。

［実施例１３］
実施例１１から、組成物Ａ−１１を下記組成物Ａ−１３に変更し、それ以外は実施例１１と全く同じ様に、光学素子を作製した。
組成物Ａ−１３
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
キラル剤Ｃｈ−１ ５．６８質量部
レベリング剤Ｔ−２ ０．２０質量部
レベリング剤Ｔ−３ ０．１０質量部
オニウム塩Ｏ−１ ０．０２質量部
メチルエチルケトン １１８０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

（プレチルト角の測定）
比較例１と同様の方法で、配向膜界面側および空気界面側の界面に存在する液晶化合物由来の光軸のプレチルト角を各々測定した。測定の結果、空気界面側のプレチルト角は略１０度であった。配向膜界面側のプレチルト角は、第二露光方位と基板法線方向が作る面に対して垂直な方位の液晶化合物のプレチルト角は略１０度であり、第二露光方位と基板法線方向が作る面に対して平行な方位の液晶化合物のプレチルト角は略１０度でありかつプレチルトが立ちあがる向きは第二露光方位に向かって液晶化合物の長軸が垂直方向に起き上がる方向であった。また、間の方位の液晶化合物のチルト角は１０度から１０度と略一様であった。

［評価］
−回折角の測定−
実施例１１〜１３および比較例１１の各光学素子は、反射型の光学素子である。これらの光学素子について、光学素子の支持体を通して光学異方層の表面の垂直に光を入射させ、その反射回折光の回折角を測定した。具体的には、５３１ｎｍに出力の中心波長をもつ右円偏光としたレーザ光を、光学素子の一方の面、すなわち光学異方性層の一方の面に、法線方向に５０ｃｍの離れた位置から垂直入射させ、反射回折光のスポットを光学素子の一面から５０ｃｍの距離に配置したスクリーンで捉えて、回折角を算出した。

−光強度の測定−
光強度の測定方法を、図１７を参照して説明する。
半導体レーザ３０から出射した波長５３１ｎｍの半導体レーザ光を直線偏光子３１、およびλ／４板３２を透過させて右円偏光Ｐ_Ｒの光Ｌ₁₀とした。この光Ｌ₁₀を光学異方性層１１４の表面に垂直入射させた。この場合、光学異方性層１１４による回折作用および選択反射作用により、回折角θ_２で反射回折された回折光Ｌ_ｒの光強度を光検出器３５で測定した。そして、回折光Ｌ_ｒの光強度と光Ｌ₁₀の光強度との比をとり、回折光Ｌ_ｒの入射光に対する相対光強度値を求めた。

比較例１１に対する光強度増加率
比較例１１ −
実施例１１ ６％
実施例１２ １３％
実施例１３ １９％

上記結果に示すように、比較例と比べて、実施例１１〜１３は光強度増加率が認められた。これは、回折方位への光学異方性層の複屈折の効果が高まる様に液晶化合物をチルトさせた効果によるものと考えられ、その結果、回折効率が高まり高い光強度が得られたと推定される。

［比較例２１］
比較例１の配向膜の露光において、２つのレーザー光の交差角を変更した以外は同様にして、光学素子を作製した。

（平均傾斜角の測定）
光学異方性層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側から空気界面側の界面までの液晶化合物由来の光学軸の傾斜角を測定し、その平均値を平均傾斜角として算出した。測定の結果、平均傾斜角は略０度であった。

［実施例２１］
比較例１から、配向膜の露光のみを下記のように変更して配向膜を形成した。

（配向膜の露光）
比較例１の配向膜の露光において、２つのレーザー光の交差角を変更した以外は同様にして、配向パターンを有する配向膜（パターン配向膜）を形成した。更に、ディポラライザー（偏光解消素子）で無偏光化したレーザー光を、配向パターンの干渉縞に対して直交する２つの方位角のうちの1つの方向（第二露光方位と呼ぶ）で、基板の法線方向から４５°傾けて、露光量を４０ｍＪ／ｃｍ²で照射した。これにより、配向膜に第二露光方位に対して垂直な方向に液晶化合物がプレチルトする機能を付与した。これにより配向膜を形成した。

（第１光学異方性層の形成）
光学異方性層を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ａ−２１を調製した。
実施例１から、組成物Ａ−１を下記組成物Ａ−２１に変更した以外は、実施例１と同様にして第１光学異方性層を形成した。
組成物Ａ−２１
――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
レベリング剤Ｔ−２ ０．２０質量部
レベリング剤Ｔ−３ ０．１０質量部
メチルエチルケトン １０８８．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

（平均傾斜角の測定）
第１光学異方性層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側から空気界面側の界面までの液晶化合物由来の光学軸の傾斜角を測定し、その平均値を平均傾斜角として算出した。測定の結果、平均傾斜角は略１０度であった。また、間の方位の液晶化合物のチルト角は略一様であった。

（配向膜の形成）
形成した第１光学異方性層の表面にコロナ処理を行った。コロナ処理を行った第１光学異方性層上に、比較例１の配向膜形成と同様にして、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。

（配向膜の露光）
比較例１の配向膜の露光において、２つのレーザー光の交差角を変更した以外は同様にして、配向パターンを有する配向膜を形成した。更に、ディポラライザー（偏光解消素子）で無偏光化したレーザー光を、配向パターンの干渉縞に対して直交する２つの方位角のうちの1つの方向（第二露光方位と呼ぶ）で、基板の法線方向から４５°傾けて、露光量を２００ｍＪ／ｃｍ²で照射した。これにより、配向膜に第二露光方位に対して垂直な方向に液晶化合物がプレチルトする機能を付与した。これにより配向膜を形成した。

（第２光学異方性層の形成）
光学異方性層を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ａ−２２を調製した。
実施例１から、組成物Ａ−１を下記組成物Ａ−２２に変更した以外は、実施例１の第１光学異方性層形成と同様にして第２光学異方性層を形成した。
組成物Ａ−２２
――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
レベリング剤Ｔ−２ ０．２０質量部
レベリング剤Ｔ−３ ０．２５質量部
メチルエチルケトン １０８８．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

（平均傾斜角の測定）
第２光学異方性層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側から空気界面側の界面までの液晶化合物由来の光学軸の傾斜角を測定し、その平均値を平均傾斜角として算出した。測定の結果、平均傾斜角は略２５度であった。また、間の方位の液晶化合物のチルト角は略一様であった。

［実施例２２］
比較例２１と同様にして第１光学異方性層を形成した。

（配向膜の形成、露光）
実施例２１と同様にして、第１光学異方性層にコロナ処理を行い、第１光学異方性層上に配向膜を形成し、配向膜の露光を行った。

（第２光学異方性層の形成）
実施例２１と同様にして第２光学異方性層を形成した。

［実施例２３］
実施例２１と同様にして第１光学異方性層を形成した。

（配向膜の形成、露光）
実施例２１と同様にして、第１光学異方性層にコロナ処理を行い、第１光学異方性層上に配向膜を形成し、配向膜の露光を行った。

（第２光学異方性層の形成）
光学異方性層を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ａ−２３を調製した。
実施例１から、組成物Ａ−１を下記組成物Ａ−２３に変更した以外は、実施例１の第１光学異方性層形成と同様にして第２光学異方性層を形成した。
組成物Ａ−２３
――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
レベリング剤Ｔ−２ ０．２０質量部
レベリング剤Ｔ−３ ０．３０質量部
メチルエチルケトン １０８８．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

（平均傾斜角の測定）
第２光学異方性層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側から空気界面側の界面までの液晶化合物由来の光学軸の傾斜角を測定し、その平均値を平均傾斜角として算出した。測定の結果、平均傾斜角は略２０度であった。
空気界面側のプレチルト角は略３０度であった。配向膜界面側のプレチルト角は、第二露光方位と基板法線方向が作る面に対して垂直な方位の液晶のプレチルト角は略０度であり、第二露光方位と基板法線方向が作る面に対して平行な方位の液晶化合物のプレチルト角は略１０度であった。また、間の方位の液晶化合物のチルト角は緩やかに３０度から１０度まで変化していた。

［比較例２２］
比較例２１と同様にして光学素子を作製した。

［実施例２４］
比較例１から、配向膜の露光のみを下記のように変更して配向膜を形成した。

（配向膜の露光）
比較例１の配向膜の露光において、２つのレーザー光の交差角を変更した以外は同様にして、配向パターンを有する配向膜を形成した。更に、ディポラライザー(偏光解消素子)で無偏光化したレーザー光を、配向パターンの干渉縞に対して直交する２つの方位角のうちの1つの方向（第二露光方位と呼ぶ）で、基板の法線方向から４５°傾けて、露光量を２００ｍＪ／ｃｍ²で照射した。これにより、配向膜に第二露光方位に対して垂直な方向に液晶化合物がプレチルトする機能を付与した。これにより配向膜を形成した。

（第１光学異方性層の形成）
実施例２１の第２光学異方性層と同様にして第１光学異方性層を形成した。

（平均傾斜角の測定）
第１光学異方性層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側から空気界面側の界面までの液晶化合物由来の光学軸の傾斜角を測定し、その平均値を平均傾斜角として算出した。測定の結果、平均傾斜角は略２５度であった。また、間の方位の液晶化合物のチルト角は略一様であった。

（配向膜の形成）
形成した第１光学異方性層の表面にコロナ処理を行った。コロナ処理を行った第１光学異方性層上に、比較例１の配向膜形成と同様にして、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。

（配向膜の露光）
上記で作製した第１光学異方性層を面内で１８０°回転して設置し、上記と同様にして配向膜を露光した。

（第２光学異方性層の形成）
第１光学異方性層と同様にして第２光学異方性層を形成した。

（平均傾斜角の測定）
第２光学異方性層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側から空気界面側の界面までの液晶化合物由来の光学軸の傾斜角を測定し、その平均値を平均傾斜角として算出した。測定の結果、平均傾斜角は略２５度であった。また、間の方位の液晶化合物のチルト角は略一様であった。なお、液晶化合物のチルト方位は第１光学異方性層と１８０°異なっていた。

［評価］
−回折角の測定−
実施例２１〜２４および比較例２１〜２２の各光学素子について、光学素子の支持体を通して光学異方性層の表面に光を入射させ、その透過回折光の回折角を測定した。具体的には、５３１ｎｍに出力の中心波長をもつ右円偏光としたレーザー光を、光学素子の一方の面、すなわち光学異方性層の一方の面に、法線方向に５０ｃｍの離れた位置から入射させ、透過回折光のスポットを光学素子の他方の面から５０ｃｍの距離に配置したスクリーンで捉えて、回折角を算出した。なお、光学素子への入射光の角度は表１に記載の値で評価を行った。

−光強度の測定−
実施例１と同様の方法で回折光Ｌ_ｔの光強度を算出した。
そして、回折光Ｌ_ｔの光強度と光Ｌの光強度との比をとり、回折光Ｌ_ｔの入射光に対する相対光強度値を求めた。なお、光学素子への入射光の角度は表１に記載の値で評価を行った。
異なる入射角度のレーザー光を入射し、各々の相対光強度値を求め、相対光強度値の平均値で比較例に対する実施例の光強度増加率を評価した。
Ａ：光強度増加率が２０％以上
Ｂ：光強度増加率が１０％以上、２０％未満
Ｃ：光強度増加率が５％以上、１０％未満
Ｄ：光強度増加率が５％未満

結果を表１に示す。
なお、比較例２１と実施例２１〜２３の比較を行い、比較例２２と実施例２４の比較を行った。

上記結果に示すように、比較例と比べて、実施例２１〜２４は異なる入射角度において光強度増加率が認められた。これは、回折方位への光学異方性層の複屈折の効果が高まる様に液晶化合物をチルトさせた効果によるものと考えられ、その結果、回折効率が高い光強度が得られたと推定される。

［比較例２３］
比較例１の配向膜の露光において、２つのレーザー光の交差角を変更した以外は同様にして、光学素子を作製した。

［実施例２５］
実施例２４の配向膜の露光において、２つのレーザー光の交差角を変更した以外は同様にして、光学素子を作製した。

［評価］
比較例２３と実施例２５の光強度増加率の比較を行った。偏光状態の異なるレーザー光（右円偏光と左円偏光）を光学素子に対し垂直入射させた以外は比較例２１および実施例２１と同様にして、光強度増加率を評価した。
結果を表２に示す。

上記結果に示すように、比較例と比べて、実施例２５は異なる入射偏光状態に対して光強度増加率が認められた。これは、回折方位への光学異方性層の複屈折の効果が高まる様に液晶化合物をチルトさせた効果によるものと考えられ、その結果、回折効率が高い光強度が得られたと推定される。

［比較例３１］
（第１コレステリック液晶層の形成）
比較例１１の配向膜の露光において、２つのレーザー光の交差角を変更した以外は同様にして、選択反射中心波長が５３０ｎｍで、右円偏光を反射するコレステリック液晶層を形成し、第１コレステリック液晶層とした。

（平均傾斜角の測定）
第１コレステリック液晶層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側から空気界面側の界面までの液晶化合物由来の光学軸の傾斜角を測定し、その平均値を平均傾斜角として算出した。測定の結果、平均傾斜角は略０度であった。

（配向膜の形成）
形成した第１コレステリック液晶層の表面にコロナ処理を行った。コロナ処理を行った第１コレステリック液晶層上に、比較例１１の配向膜形成と同様にして、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。

（配向膜の露光）
第１コレステリック液晶層の形成と同様にして配向膜を露光した。

（第２コレステリック液晶層の形成）
下記組成物Ａ−３１に変更した以外は第１コレステリック液晶層と同様にして、選択反射中心波長が５３０ｎｍで、左円偏光を反射する第２コレステリック液晶層を形成した。
組成物Ａ−３１
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
キラル剤Ｃｈ−２ ９．５０質量部
レベリング剤Ｔ−１ ０．０８質量部
メチルエチルケトン １１８０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

キラル剤Ｃｈ−２

（平均傾斜角の測定）
第２コレステリック液晶層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側から空気界面側の界面までの液晶化合物由来の光学軸の傾斜角を測定し、その平均値を平均傾斜角として算出した。測定の結果、平均傾斜角は略０度であった。

［実施例３１］
（第１コレステリック液晶層の形成）
下記組成物Ａ−３２に変更した以外は実施例２４の第１光学異方性層と同様の作製方法により、選択反射中心波長が５３０ｎｍで、右円偏光を反射する第１コレステリック液晶層を形成した。
組成物Ａ−３２
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
キラル剤Ｃｈ−１ ５．６８質量部
レベリング剤Ｔ−２ ０．２０質量部
レベリング剤Ｔ−３ ０．２５質量部
メチルエチルケトン １１８０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

（平均傾斜角の測定）
第１コレステリック液晶層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側から空気界面側の界面までの液晶化合物由来の光学軸の傾斜角を測定し、その平均値を平均傾斜角として算出した。測定の結果、平均傾斜角は略２５度であった。

（配向膜の露光）
形成した第１コレステリック液晶層の表面にコロナ処理を行った。コロナ処理を行った第１コレステリック液晶層上に比較例３１と同様に配向膜を形成した。
ディポラライザー（偏光解消素子）で無偏光化したレーザー光の照射方位を１８０°異なる方位に変更した以外は、第１コレステリック液晶層形成における配向膜の露光と同様の方法で露光を行った。

（第２コレステリック液晶層の形成）
下記組成物Ａ−３３に変更した以外は比較例３１の第２コレステリック液晶層と同様にして、選択反射中心波長が５３０ｎｍで、左円偏光を反射する第２コレステリック液晶層を形成した。
組成物Ａ−３３
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７） ３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ） １．００質量部
キラル剤Ｃｈ−２ ９．５０質量部
レベリング剤Ｔ−２ ０．２０質量部
レベリング剤Ｔ−３ ０．２５質量部
メチルエチルケトン １１８０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――

（平均傾斜角の測定）
第２コレステリック液晶層をミクロトームで割断し、断面の偏光顕微鏡観察によって、配向膜界面側から空気界面側の界面までの液晶化合物由来の光学軸の傾斜角を測定し、その平均値を平均傾斜角として算出した。測定の結果、平均傾斜角は略２５度であった。

［評価］
−回折角の測定−
実施例３１および比較例３１の各光学素子について、光学素子の支持体を通して光学異方層の表面の垂直に光を入射させ、その反射回折光の回折角を測定した。具体的には、５３１ｎｍに出力の中心波長をもつ右円偏光および左円偏光としたレーザ光を、光学素子の一方の面、すなわち光学異方性層の一方の面に、法線方向に５０ｃｍの離れた位置から垂直入射させ、反射回折光のスポットを光学素子の一面から５０ｃｍの距離に配置したスクリーンで捉えて、回折角を算出した。

−光強度の測定−
図１７の測定系で光強度を測定した。
半導体レーザ３０から出射した波長５３１ｎｍの半導体レーザ光を直線偏光子３１、およびλ／４板３２を透過させて右円偏光Ｐ_Ｒの光Ｌ₁₀とした。この光Ｌ₁₀を光学異方性層１１４の表面に垂直入射させた。この場合、光学異方性層１１４による回折作用および選択反射作用により、回折角θ_２で反射回折された回折光Ｌ_ｒの光強度を光検出器３５で測定した。そして、回折光Ｌ_ｒの光強度と光Ｌ₁₀の光強度との比をとり、回折光Ｌ_ｒの入射光に対する相対光強度値を求めた。また、偏光状態を左円偏光Ｐ_Ｌとして、同様に相対光強度値を求めた。異なる偏光状態（右円偏光と左円偏光）を入射した相対光強度値の平均値で比較例に対する実施例の光強度増加率を評価した。
Ａ：光強度増加率が２０％以上
Ｂ：光強度増加率が１０％以上、２０％未満
Ｃ：光強度増加率が５％以上、１０％未満
Ｄ：光強度増加率が５％未満

結果を表３に示す。

上記結果に示すように、比較例と比べて、実施例３１は異なる入射偏光状態に対して光強度増加率が認められた。これは、回折方位への光学異方性層の複屈折の効果が高まる様に液晶化合物をチルトさせた効果によるものと考えられ、その結果、回折効率が高い光強度が得られたと推定される。

１０，１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ， 光学素子
１２，１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ 支持体
１３，１１３ 配向膜
１４，１４ａ〜１４ｅ，３４，１１４，１１４Ａ，１１４Ｂ， 光学異方性層
１８ 第２の支持体
２０ 液晶化合物
２２ 光学軸
２４ 等位相面
３０ レーザ
３１ 直線偏光子
３２ λ／４板
３５ 光検出器
５０ 露光装置
５２ 半導体レーザ
５４ 光源
５６ 偏光ビームスプリッター
５８Ａ，５８Ｂ ミラー
６０Ａ，６０Ｂ λ／４板
７０ レーザ光
７２Ａ，７２Ｂ 光線
８０ 支持体
８２ 配向膜
９０ ヘッドマウントディスプレイ
９２ 液晶表示装置
９４ 導光部材

Claims (13)

1. 液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を少なくとも１層備え、
   前記光学異方性層のうち少なくとも１層は、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し、
   前記光学異方性層の上下界面の少なくとも１つの界面における液晶化合物の配向方向が界面に対してプレチルト角を有する領域を有する、光学素子。
2. 前記少なくとも１つの界面において、プレチルト角を有する領域とプレチルト角を有さない領域とが周期的に存在する、請求項１に記載の光学素子。
3. 前記光学異方性層において、厚み方向に対してねじれ性を持つ領域を有する請求項１または２に記載の光学素子。
4. 前記光学異方性層において、前記液晶化合物が厚み方向にコレステリック配向している請求項１または２に記載の光学素子。
5. 配向パターンが異なる２種以上の光学異方性層を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学素子。
6. 前記２種以上の光学異方性層はプレチルト角が互いに異なる請求項５に記載の光学素子。
7. 前記２種以上の光学異方性層は、前記液晶化合物由来の光学軸の界面に対する傾斜方位が同じである請求項５または６に記載の光学素子。
8. 前記２種以上の光学異方性層は、前記液晶化合物由来の光学軸の界面に対する傾斜方位が互いに異なる請求項５または６に記載の光学素子。
9. 前記２種以上の光学異方性層は、前記液晶化合物由来の光学軸の界面に対する傾斜角の厚み方向の平均値が互いに異なる請求項５〜８のいずれか一項に記載の光学素子。
10. 前記光学異方性層の少なくとも１層は、前記液晶化合物由来の光学軸の傾斜角が厚み方向で異なる領域を有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学素子。
11. 前記光学異方性層の少なくとも１層は、前記液晶化合物由来の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、面内に１周期の長さが異なる領域を有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学素子。
12. 前記光学異方性層の少なくとも１層は、厚み方向に対するねじれの等位相面の少なくとも１つの界面に対する傾斜角と、前記液晶化合物由来の厚み方向における光学軸の傾斜角が厚み方向で異なる領域を有する請求項３〜１１のいずれか一項に記載の光学素子。
13. 前記光学異方性層の少なくとも１層の一方の面に積層されるパターン配向膜を有する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光学素子。

Images