WO2021020284A1 - 光学素子および光学素子の製造方法 - Google Patents

光学素子および光学素子の製造方法 Download PDF

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克己 篠田
齊藤　之人
啓祐 小玉
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Definitions

  • the present invention relates to an optical element and a method for manufacturing the optical element.
  • a liquid crystal diffraction element that diffracts light
  • a liquid crystal diffraction element that uses a cholesteric liquid crystal layer in which a cholesteric liquid crystal phase is fixed has been proposed.
  • Patent Document 1 includes a plurality of spiral structures, each of which extends along a predetermined direction, intersects a predetermined direction, intersects a first incident surface on which light is incident, and crosses the first incident surface in a predetermined direction. It has a reflecting surface that reflects light incident from one incident surface, and the first incident surface includes one end of each of both ends of the plurality of spiral structures, and is composed of a plurality of spiral structures.
  • Each contains a plurality of structural units that are connected in a predetermined direction, the plurality of structural units contains a plurality of elements that are spirally swirled and stacked, and each of the plurality of structural units includes a first end portion.
  • the second end of one structural unit constitutes the first end of the other structural unit and has a plurality of spirals.
  • the orientation directions of the elements located at the plurality of first ends included in the structure are aligned, and the reflecting surface includes at least one first end contained in each of the plurality of spiral structures, and the reflecting surface. Describes a reflective structure that is non-parallel to the first plane of incidence.
  • the reflective structure (cholesteric liquid crystal layer) described in Patent Document 1 has a liquid crystal orientation pattern in which the direction of the optical axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one direction in the plane. It is a thing.
  • the cholesteric liquid crystal layer described in Patent Document 1 has a reflective surface that is non-parallel to the first incident surface by having such a liquid crystal orientation pattern.
  • a general cholesteric liquid crystal layer mirror-reflects incident light.
  • the reflection structure described in Patent Document 1 is not specular reflection, but reflects incident light at an angle in a predetermined direction with respect to specular reflection. For example, according to the cholesteric liquid crystal layer described in Patent Document 1, light incident from the normal direction is not reflected in the normal direction, but is reflected at an angle with respect to the normal direction.
  • Patent Document 2 describes that the substrate and the first polarizing diffraction grating layer on the substrate are twisted according to the first torsional property over the first thickness defined between both surfaces of the first polarizing diffraction grating layer.
  • a polarizing diffraction grating comprising a first polarizing diffraction grating layer, which includes a molecular structure that has been tampered with, is disclosed.
  • Patent Document 1 describes a liquid crystal compound in order to produce a cholesteric liquid crystal layer having a liquid crystal orientation pattern in which the orientation of the optic axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one direction in the plane.
  • the alignment film is formed by a method such as a photo-alignment method in which the alignment film is irradiated with polarized light to control the orientation direction, or a rubbing method in which the orientation film is rubbed with a cloth or the like to control the orientation direction. It is stated that it should be done.
  • Patent Document 2 describes exposure or patterning using a coherent beam composed of an orthogonal circularly polarized laser irradiated at a relatively small angle.
  • the interference state of the coherent beam interference light
  • the polarization state of the light applied to the alignment film can be changed periodically in the form of interference fringes.
  • An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, that the manufacturing efficiency is high, the orientation pattern can be formed with high accuracy, and the manufacturing time is suppressed even when the size is increased. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical element and an optical element capable of appropriately orienting a liquid crystal compound.
  • the present invention has the following configuration.
  • Is a chiral auxiliary The method for manufacturing an optical element according to [7], wherein the liquid crystal layer forming step includes a step of changing the spiral inducing force of the chiral agent by light irradiation or heating.
  • Support and The alignment film formed on the support and It has a liquid crystal layer formed on the alignment film using a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound, and has a liquid crystal layer.
  • the surface of the alignment film on the liquid crystal layer side has a periodic uneven shape having an inclined surface inclined with respect to the surface of the support.
  • the liquid crystal compound in the liquid crystal layer is inclined with respect to the surface of the support.
  • the liquid crystal layer is a cholesteric liquid crystal layer in which a liquid crystal compound is cholesterically oriented.
  • the orientation of the molecular axis of the liquid crystal compound changes while continuously rotating along one direction in the plane [9] or [ 10] The optical element.
  • an optical element capable of forming an orientation pattern with high manufacturing efficiency and high accuracy, suppressing a long production time even when the size is increased, and appropriately orienting a liquid crystal compound.
  • the production method and the optical element of the above can be provided.
  • the numerical range represented by using “-” means a range including the numerical values before and after “-” as the lower limit value and the upper limit value.
  • “(meth) acrylate” is used to mean “one or both of acrylate and methacrylate”.
  • Re ( ⁇ ) represents in-plane retardation at wavelength ⁇ . Unless otherwise specified, the wavelength ⁇ is 550 nm.
  • cellulose acylate (1.48), cycloolefin polymer (1.52), polycarbonate (1.59), polymethylmethacrylate (1.49), And polystyrene (1.59).
  • the method for manufacturing an optical element of the present invention is A method for manufacturing an optical element having a liquid crystal layer formed by using a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound, an alignment film for aligning the liquid crystal compound of the liquid crystal layer, and a support.
  • a first coating step of applying a coating liquid to be an alignment film on the surface of a support, and a transfer having an uneven shape on the coating film applied in the first coating step A transfer step of pressing a mold to transfer an uneven shape to a coating film, an alignment treatment step of performing an alignment process on an alignment film having an uneven shape after the transfer step, and a liquid crystal forming a liquid crystal layer on the alignment film having an uneven shape.
  • an optical element 10 having a support 12, an alignment film 14, and a liquid crystal layer 16 as shown in FIG. 6 is manufactured.
  • the optical element 10 manufactured by the manufacturing method of the present invention is used as, for example, a liquid crystal diffraction element.
  • the liquid crystal layer formed is a cholesteric liquid crystal layer or a liquid crystal layer in which a liquid crystal compound is oriented by gently rotating in the thickness direction. In the following description, the liquid crystal layer will be described as a cholesteric liquid crystal layer.
  • the first coating step is a step of applying a coating liquid to be an alignment film on the surface of the support 12 to form a coating layer 14a.
  • the coating layer 14a is an alignment film before forming an uneven shape.
  • all known methods such as inkjet and scroll printing, and known methods capable of uniformly applying the liquid to a sheet-like material such as spin coating, bar coating and spray coating can be used. is there.
  • the support 12 As the support 12, various sheet-like materials can be used as long as they can support the alignment film 14 and the cholesteric liquid crystal layer 16.
  • the support 12 has a transmittance of 50% or more, more preferably 70% or more, and further preferably 85% or more with respect to the corresponding light.
  • the thickness of the support 12 is preferably 1 to 1000 ⁇ m, more preferably 3 to 250 ⁇ m, and even more preferably 5 to 150 ⁇ m.
  • the support 12 may be single-layered or multi-layered.
  • Examples of the support 12 in the case of a single layer include a support 12 made of glass, triacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyvinyl chloride, acrylic, polyolefin and the like.
  • Examples of the support 12 in the case of a multi-layer structure include those including any of the above-mentioned single-layer supports as a substrate and providing another layer on the surface of the substrate.
  • the coating liquid to be the alignment film 14 is a composition containing an organic compound as a material for forming the alignment film.
  • the material used for the alignment film 14 include polyimide, polyvinyl alcohol, a polymer having a polymerizable group described in JP-A-9-152509, JP-A-2005-97377, JP-A-2005-99228, and JP-A-2005-99228.
  • the material used for forming the alignment film 14 and the like described in JP-A-2005-128503 is preferable. Further, as the material used for the alignment film 14, it is also preferable to use a photoalignment material.
  • Examples of the photoalignment material used for the alignment film that can be used in the present invention include JP-A-2006-285197, JP-A-2007-76839, JP-A-2007-138138, and JP-A-2007-94071. , JP-A-2007-121721, JP-A-2007-140465, JP-A-2007-156439, JP-A-2007-133184, JP-A-2009-109831, Patent No. 3883848 and Patent No. 4151746.
  • Photodimerizable compounds described in Japanese Patent Application Laid-Open No. -177561 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-12823, particularly synamate compounds, chalcone compounds, coumarin compounds and the like are exemplified as preferable examples.
  • azo compounds, photocrosslinkable polyimides, photocrosslinkable polyamides, photocrosslinkable polyesters, synnamate compounds, and chalcone compounds are preferably used.
  • the thickness of the coating layer 14a is not limited, and the thickness at which the uneven shape can be appropriately transferred in the transfer step described later and the alignment function required for the alignment film 14 can be obtained may be appropriately set.
  • the thickness of the coating layer 14a is preferably 0.05 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the transfer step is a step of pressing the transfer mold 100 having an uneven shape against the coating layer 14a formed in the first coating step to transfer the uneven shape to the coating layer 14a.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of the transfer mold 100.
  • the transfer mold 100 has a periodic uneven shape having an inclined surface in one direction.
  • convex portions 102 having a right-angled triangular cross section extending in the width direction are arranged in a direction orthogonal to the width direction.
  • the surface of the transfer mold 100 has a so-called sawtooth shape.
  • the uneven shape formed on the transfer mold 100 may be a shape corresponding to the desired uneven shape formed on the alignment film.
  • the uneven shape formed on the alignment film will be described in detail later.
  • the coating layer 14a is cured by heating or the like, and then the transfer mold 100 is peeled off (see FIG. 4) to form an alignment film 14 to which the uneven shape is transferred.
  • the alignment treatment step is a step of performing an alignment treatment on the alignment film having an uneven shape after the transfer step.
  • the first coating step, transfer step, and alignment treatment step correspond to the alignment film forming step in the present invention.
  • the rubbing treatment can be formed by rubbing the surface of the polymer layer to be the alignment film 14 with paper or cloth several times in a certain direction.
  • the direction of the rubbing treatment is not particularly limited, and may be the periodic direction of the uneven shape formed on the alignment film 14, or may be the direction orthogonal to the periodic direction (the width direction of the convex portion).
  • the direction may be a predetermined angle with respect to the periodic direction of the shape.
  • the alignment film 14 having an uneven shape may be irradiated with polarized light or non-polarized light.
  • Polarized light irradiation can be performed from a direction perpendicular to or diagonally to the alignment film 14, and non-polarized light irradiation can be performed from an oblique direction to the alignment film 14.
  • the orientation direction by light irradiation is not particularly limited, and may be the periodic direction of the uneven shape formed on the alignment film 14, or the direction orthogonal to the periodic direction (width direction of the convex portion). Alternatively, the direction may be a predetermined angle with respect to the periodic direction of the uneven shape.
  • the alignment film 14 having an uneven shape is formed in which the liquid crystal compounds 40 on the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 formed on the alignment film 14 are arranged in a predetermined one direction.
  • the liquid crystal compound 40 on the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 formed on the alignment film 14 on the side of the alignment film 14 is oriented parallel to or perpendicular to the direction of the alignment treatment described above.
  • the thickness of the alignment film 14 is not limited, and the thickness at which the required alignment function can be obtained may be appropriately set according to the material for forming the alignment film 14.
  • the thickness of the alignment film 14 is preferably 0.01 to 5 ⁇ m, more preferably 0.05 to 2 ⁇ m.
  • FIG. 5 shows an alignment film 14 having an uneven shape produced in the transfer step and the alignment treatment step.
  • the length of the convex portion 15 formed on the alignment film 14, that is, the period of the concave-convex shape is s
  • the height of the convex portion 15 is h
  • the inclination angle of the inclined surface of the convex portion 15 is ⁇ . Let it be 0 .
  • the period s of the uneven shape of the alignment film 14 is preferably 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m, more preferably 0.2 ⁇ m to 10 ⁇ m, and even more preferably 0.25 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the height h of the convex portion of the uneven shape of the alignment film is preferably 0.05 ⁇ m to 20 ⁇ m, more preferably 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m, and further preferably 0.15 ⁇ m to 5 ⁇ m. ..
  • the inclination angle ⁇ 0 of the inclined surface of the uneven shape of the alignment film is preferably 3 ° to 80 °, more preferably 5 ° to 70 °, and further preferably 10 ° to 60 °. preferable.
  • the liquid crystal compound 40 in the cholesteric liquid crystal layer 16 formed on the alignment film 14 can be formed.
  • a cross-sectional SEM image Derived from the cholesteric liquid crystal layer 16 in the cross section of the cholesteric liquid crystal layer 16 (hereinafter, also referred to as a cross-sectional SEM image) that is inclined with respect to the surface of the support 12 and is observed by a scanning electron microscope (SEM). It is possible that the bright and dark areas are inclined with respect to the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 opposite to the alignment film 14.
  • the second coating step is a step of coating the liquid crystal composition to be the cholesteric liquid crystal layer 16 on the formed alignment film 14.
  • liquid crystal composition For the application of the liquid crystal composition, printing methods such as inkjet and scroll printing, and known methods such as spin coating, bar coating and spray coating that can uniformly apply the liquid to a sheet-like material can be used.
  • the coating thickness of the liquid crystal composition is not limited, and may be appropriately set according to the film thickness of the cholesteric liquid crystal layer 16 to be formed.
  • liquid crystal composition As an example of the material used for forming the cholesteric liquid crystal layer 16 in which the cholesteric liquid crystal phase is fixed, a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound and a chiral agent can be mentioned.
  • the liquid crystal compound is preferably a polymerizable liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition used for forming the cholesteric liquid crystal layer may further contain a surfactant or the like.
  • the polymerizable liquid crystal compound may be a rod-shaped liquid crystal compound or a disk-shaped liquid crystal compound.
  • the rod-shaped polymerizable liquid crystal compound forming the cholesteric liquid crystal phase include a rod-shaped nematic liquid crystal compound.
  • rod-shaped nematic liquid crystal compounds examples include azomethines, azoxys, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic acid esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, cyano-substituted phenylpyrimidines, and alkoxy-substituted phenylpyrimidines.
  • Phenyldioxans, trans, alkenylcyclohexylbenzonitriles and the like are preferably used. Not only low molecular weight liquid crystal compounds but also high molecular weight liquid crystal compounds can be used.
  • the polymerizable liquid crystal compound is obtained by introducing a polymerizable group into the liquid crystal compound.
  • the polymerizable group include an unsaturated polymerizable group, an epoxy group, and an aziridinyl group, and an unsaturated polymerizable group is preferable, and an ethylenically unsaturated polymerizable group is more preferable.
  • the polymerizable group can be introduced into the molecule of the liquid crystal compound by various methods.
  • the number of polymerizable groups contained in the polymerizable liquid crystal compound is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3.
  • Examples of polymerizable liquid crystal compounds include Makromol. Chem. , 190, 2255 (1989), Advanced Materials 5, 107 (1993), US Pat. No.
  • a cyclic organopolysiloxane compound having a cholesteric phase as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-165480 can be used.
  • a polymer liquid crystal compound a polymer having a mesogen group exhibiting a liquid crystal introduced at the main chain, a side chain, or both the main chain and the side chain, and a polymer cholesteric having a cholesteryl group introduced into the side chain.
  • a liquid crystal, a liquid crystal polymer as disclosed in JP-A-9-133810, a liquid crystal polymer as disclosed in JP-A-11-293252, and the like can be used.
  • disk-shaped liquid crystal compound As the disk-shaped liquid crystal compound, for example, those described in JP-A-2007-108732 and JP-A-2010-2404038 can be preferably used.
  • the amount of the polymerizable liquid crystal compound added to the liquid crystal composition is preferably 75 to 99.9% by mass, preferably 80 to 99% by mass, based on the solid content mass (mass excluding the solvent) of the liquid crystal composition. It is more preferably mass%, and even more preferably 85-90 mass%.
  • the liquid crystal composition used when forming the cholesteric liquid crystal layer may contain a surfactant.
  • the surfactant is preferably a compound that can function as an orientation control agent that contributes to the stable or rapid planar orientation of the cholesteric liquid crystal phase.
  • examples of the surfactant include a silicone-based surfactant and a fluorine-based surfactant, and a fluorine-based surfactant is preferably exemplified.
  • the surfactant include the compounds described in paragraphs [2002] to [0090] of JP2014-119605A, and the compounds described in paragraphs [0031] to [0034] of JP2012-203237A. , The compounds exemplified in paragraphs [0092] and [093] of JP-A-2005-999248, paragraphs [0076] to [0078] and paragraphs [0083] to [0085] of JP-A-2002-129162. Examples thereof include the compounds exemplified therein, and the fluorine (meth) acrylate-based polymers described in paragraphs [0018] to [0043] of JP-A-2007-272185.
  • the surfactant one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the fluorine-based surfactant the compounds described in paragraphs [2002] to [0090] of JP-A-2014-119605 are preferable.
  • the amount of the surfactant added to the liquid crystal composition is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass, and 0.02 to 1% by mass with respect to the total mass of the liquid crystal compound. Is even more preferable.
  • the chiral agent has a function of inducing a helical structure of a cholesteric liquid crystal phase.
  • the chiral agent may be selected according to the purpose because the twisting direction or the spiral pitch of the spiral induced by the compound is different.
  • the chiral agent is not particularly limited, and is known as a compound (for example, Liquid Crystal Device Handbook, Chapter 3, Section 4-3, TN (twisted nematic), STN (Super Twisted Nematic) chiral agent, page 199, Japan Science Promotion.
  • isosorbide a chiral agent having an isosorbide structure
  • isomannide derivative an isomannide derivative
  • the chiral agent a chiral agent whose spiral inducing force (HTP: Helical Twisting Power) is lowered due to return isomerization, dimerization, isomerization, dimerization, etc. by irradiation with light is also preferably used. It is possible.
  • the chiral agent generally contains an asymmetric carbon atom, but an axial asymmetric compound or a surface asymmetric compound that does not contain an asymmetric carbon atom can also be used as the chiral agent.
  • Examples of axially asymmetric or surface asymmetric compounds include binaphthyl, helicene, paracyclophane, and derivatives thereof.
  • the chiral agent may have a polymerizable group. When both the chiral agent and the liquid crystal compound have a polymerizable group, the repeating unit derived from the polymerizable liquid crystal compound and the repeating unit derived from the chiral agent are derived by the polymerization reaction between the polymerizable chiral agent and the polymerizable liquid crystal compound.
  • the polymerizable group of the polymerizable chiral agent is preferably a group of the same type as the polymerizable group of the polymerizable liquid crystal compound. Therefore, the polymerizable group of the chiral agent is preferably an unsaturated polymerizable group, an epoxy group or an aziridinyl group, more preferably an unsaturated polymerizable group, and preferably an ethylenically unsaturated polymerizable group. More preferred. Moreover, the chiral agent may be a liquid crystal compound.
  • the chiral auxiliary has a photoisomeric group
  • a pattern of a desired reflection wavelength corresponding to the emission wavelength can be formed by irradiation with a photomask such as active light after coating and orientation.
  • a photomask such as active light after coating and orientation.
  • an isomerization site of a compound exhibiting photochromic properties an azo group, an azoxy group, or a cinnamoyl group is preferable.
  • Specific compounds include JP-A-2002-80478, JP-A-2002-80851, JP-A-2002-179668, JP-A-2002-179669, JP-A-2002-179670, and JP-A-2002.
  • the chiral agent X is a compound that induces a spiral of a liquid crystal compound, and is not particularly limited as long as it is a chiral agent whose spiral inducing force (HTP) changes by light irradiation. Further, the chiral agent X may be liquid crystal or non-liquid crystal.
  • the chiral agent X generally contains an asymmetric carbon atom. However, an axial asymmetric compound or a planar asymmetric compound that does not contain an asymmetric carbon atom can also be used as the chiral agent X.
  • the chiral agent X may have a polymerizable group.
  • Examples of the chiral agent X include so-called photoreactive chiral agents.
  • the photoreactive chiral agent is a compound having a chiral portion and a photoreactive portion whose structure is changed by light irradiation, and for example, the twisting force of the liquid crystal compound is significantly changed according to the amount of irradiation light.
  • Examples of photochemical compounds whose structure changes due to light irradiation are photochromic compounds (Kingo Uchida, Masahiro Irie, Chemical Industry, vol.64, 640p, 1999, Kingo Uchida, Masahiro Irie, Fine Chemicals, vol.28 (9), 15p. , 1999) and the like.
  • the structural change means decomposition, addition reaction, isomerization, dimerization reaction, etc. caused by light irradiation of the photoreaction site, and the structural change may be irreversible.
  • the chiral site include Hiroyuki Nohira, Review of Chemistry, No. 22 Liquid crystal chemistry, 73p: 1994, the asymmetric carbon and the like correspond.
  • Examples of the photoreactive chiral agent include the photoreactive chiral agent described in paragraphs 0044 to 0047 of JP-A-2001-159709, and the optically active compound described in paragraphs 0019 to 0043 of JP-A-2002-179669. , The optically active compounds described in paragraphs 0020 to 0044 of JP-A-2002-179633, the optically active compounds described in paragraphs 0016 to 0040 of JP-A-2002-179670, paragraphs 0017 to JP-A-2002-179668.
  • optically active compound described in 0050 examples include optically active compounds described in paragraphs 0020 to 0049 of JP-A-179682.
  • the photoisomerization site includes a cinnamoyl site, a coumarin site, an azobenzene site, a stilbene site, or a cinnamoyl site, a chalcone site, an azobenzene site, or a stilbene site because the absorption of visible light is small, photoisomerization is likely to occur, and the difference in spiral induced force before and after light irradiation is large.
  • a coumarin moiety is preferred, a cinnamoyl moiety or a chalcone moiety is more preferred.
  • the photoisomerization site corresponds to the photoreaction site whose structure is changed by the above-mentioned light irradiation.
  • the chiral agent X is preferably an isosorbide-based optically active compound, an isomannide-based optical compound, or a binaphthol-based optically active compound in that the difference in spiral-induced force before and after light irradiation is large. That is, the chiral agent X preferably has an isosorbide skeleton, an isomannide skeleton, or a binaphthol skeleton as the above-mentioned chiral moiety.
  • an isosorbide-based optically active compound or a binaphthol-based optically active compound is more preferable, and an isosorbide-based optically active compound is further preferable, in that the difference in spiral-induced force before and after light irradiation is large.
  • the chiral agent X may be used alone or in combination of two or more.
  • chiral agent XA When a chiral agent (hereinafter, also referred to as "chiral agent XA") that induces a spiral in the direction opposite to that of the chiral agent X is used in combination with the chiral agent X, the chiral agent XA is a compound that induces a spiral of a liquid crystal compound. A chiral agent that does not change the helical inducing force (HTP) by light irradiation is preferable. Further, the chiral agent XA may be liquid crystal or non-liquid crystal. The chiral agent XA generally contains an asymmetric carbon atom.
  • an axial asymmetric compound or a planar asymmetric compound that does not contain an asymmetric carbon atom can also be used as the chiral agent XA.
  • the chiral agent XA may have a polymerizable group.
  • a known chiral agent can be used as the chiral agent XA.
  • the chiral agent XA is preferably a chiral agent that induces a spiral in the direction opposite to that of the chiral agent X described above.
  • the spiral induced by the chiral agent X is in the right direction
  • the spiral induced by the chiral agent XA is in the left direction.
  • the chiral agent XA has the above-mentioned weighted average. It is preferably a chiral agent that induces a spiral in the opposite direction to the spiral-inducing force.
  • the chiral agent Y is a compound that induces a spiral of a liquid crystal compound, and is not particularly limited as long as it is a chiral agent whose spiral-inducing force is increased by cooling or heating.
  • the upper limit of the cooling or heating temperature is usually about ⁇ 150 ° C. (in other words, a chiral agent whose spiral inducing force is increased by cooling or heating within ⁇ 150 ° C. is preferable). Of these, a chiral agent whose spiral inducing force is increased by cooling is preferable.
  • the chiral agent Y may be liquid crystal or non-liquid crystal.
  • the chiral agents are various known chiral agents (for example, liquid crystal device handbook, Chapter 3, Section 4-3, TN (Twisted Nematic), STN (Super Twisted Nematic) chiral agents, page 199, Japan Society for the Promotion of Science 142. You can choose from (described in 1989, edited by the committee).
  • the chiral agent Y generally contains an asymmetric carbon atom. However, an axial asymmetric compound or a planar asymmetric compound that does not contain an asymmetric carbon atom can also be used as the chiral agent Y.
  • Examples of axial asymmetric compounds or surface asymmetric compounds include binaphthyl, helicene, paracyclophane and derivatives thereof.
  • the chiral agent Y may have a polymerizable group.
  • the chiral agent Y is preferably an isosorbide-based optically active compound, an isomannide-based optically active compound, or a binaphthol-based optically active compound, and more preferably a binaphthol-based optically active compound, because the difference in spiral-induced force after a temperature change is large. ..
  • the chiral agent YA is a compound that induces a spiral of a liquid crystal compound. It is preferable that the spiral inducing force (HTP) does not change due to a temperature change. Further, the chiral agent YA may be liquid crystal or non-liquid crystal.
  • the chiral agent XA generally contains an asymmetric carbon atom. However, an axial asymmetric compound or a surface asymmetric compound that does not contain an asymmetric carbon atom can also be used as the chiral agent YA.
  • the chiral agent YA may have a polymerizable group.
  • a known chiral agent can be used.
  • the chiral agent YA is preferably a chiral agent that induces a spiral in the opposite direction to the above-mentioned chiral agent Y. That is, for example, when the spiral induced by the chiral agent Y is in the right direction, the spiral induced by the chiral agent YA is in the left direction.
  • the liquid crystal composition comprises plural kinds of chiral agent Y as a chiral agent, in such a temperature T 11 if the weighted average helical twisting power of a plurality of types of chiral agent Y exceeds the predetermined range, the chiral agent YA is ,
  • the chiral agent that induces a spiral in the opposite direction to the weighted average spiral inducing force is preferable.
  • the content of the chiral agent in the liquid crystal composition is preferably 0.01 to 200 mol%, more preferably 1 to 30 mol%, based on the molar content of the liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition contains a polymerizable compound, it preferably contains a polymerization initiator.
  • the polymerization initiator used is preferably a photopolymerization initiator capable of initiating the polymerization reaction by irradiation with ultraviolet rays.
  • photopolymerization initiators include ⁇ -carbonyl compounds (described in U.S. Pat. No. 2,376,661 and U.S. Pat. No. 2,376,670), acidoin ethers (described in U.S. Pat. No. 2,448,828), and ⁇ -hydrogen.
  • Substituted aromatic acidoine compounds (described in US Pat. No. 2722512), polynuclear quinone compounds (described in US Pat. Nos. 3046127 and US Pat. No. 2951758), triarylimidazole dimers and p-aminophenyl ketone. Combinations (described in US Pat. No. 3,549,637), aclysine and phenazine compounds (Japanese Patent Laid-Open No. 60-105667, US Pat. No. 4,239,850), and oxadiazole compounds (US Pat. No. 421,970). Description) and the like.
  • the content of the photopolymerization initiator in the liquid crystal composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 12% by mass, based on the content of the liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition may contain a polymerizable monomer from the viewpoint of the uniformity of the coating film and the strength of the film.
  • the polymerizable monomer include radically polymerizable or cationically polymerizable compounds. It is preferably a polyfunctional radical polymerizable monomer, which is copolymerizable with the above-mentioned disc-shaped liquid crystal compound containing a polymerizable group.
  • the amount of the polymerizable monomer added is preferably 1 to 50 parts by mass and more preferably 5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition may optionally contain a cross-linking agent in order to improve the film strength and durability after curing.
  • a cross-linking agent those that are cured by ultraviolet rays, heat, humidity and the like can be preferably used.
  • the cross-linking agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a polyfunctional acrylate compound such as trimethylolpropane tri (meth) acrylate and pentaerythritol tri (meth) acrylate; glycidyl (meth) acrylate.
  • epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether; aziridine compounds such as 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris [3- (1-aziridinyl) propionate] and 4,4-bis (ethyleneiminocarbonylamino) diphenylmethane; hexa Isocyanate compounds such as methylenediisocyanate and biuret-type isocyanate; polyoxazoline compounds having an oxazoline group in the side chain; and alkoxysilane compounds such as vinyltrimethoxysilane and N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane. Can be mentioned.
  • a known catalyst can be used depending on the reactivity of the cross-linking agent, and the productivity can be improved in addition to the improvement of the film strength and durability. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the cross-linking agent is preferably 3 to 20% by mass, more preferably 5 to 15% by mass, based on the solid content mass of the liquid crystal composition. When the content of the cross-linking agent is within the above range, the effect of improving the cross-linking density can be easily obtained, and the stability of the cholesteric liquid crystal phase is further improved.
  • the liquid crystal composition is preferably used as a liquid when forming the cholesteric liquid crystal layer 16. Therefore, the liquid crystal composition may contain a solvent, and an organic solvent is preferably used.
  • organic solvents include amides (eg, N, N-dimethylformamide), sulfoxides (eg, dimethyl sulfoxide), heterocyclic compounds (eg, pyridine), hydrocarbons (eg, benzene, hexane), alkyl halides (eg, eg, hexane).
  • an orientation control agent a polymerization inhibitor, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a coloring material, metal oxide fine particles, etc. may be added to the liquid crystal composition, such as optical performance. Can be added within a range that does not reduce.
  • the liquid crystal composition contains at least one additive (orientation control agent) for orienting the liquid crystal compound 40 on the air interface side in an inclined state with respect to the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 when applied on the alignment film 14. It may be contained. By containing the orientation control agent in the composition, the liquid crystal compound 40 in the cholesteric liquid crystal layer 16 can be in an inclined state with respect to the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 over the entire area in the thickness direction in the optical element. ..
  • the orientation control agent is a fluorine-based polymer (X) having a structural unit represented by the formula (A) described later, and a fluorine-based polymer (X) having no structural unit represented by the formula (A) described later and having a polar group. It is a composition containing a polymer (Y).
  • the inclination of the liquid crystal compound in the cholesteric liquid crystal layer formed by blending the fluorine-based polymer (X) and the fluorine-based polymer (Y) as an orientation control agent can be controlled. it can.
  • the inclination of the liquid crystal compound in the cholesteric liquid crystal layer after polymerization is controlled by inserting the rod-shaped liquid crystal compound between the fluoropolymers (X) arranged at regular intervals. It is believed that it was possible. Further, it is considered that the fluorine-based polymer (Y) could suppress the uneven film thickness of the formed cholesteric liquid crystal layer by retaining the arrangement of the fluorine-based polymer (X).
  • the orientation control agent does not have at least a fluoropolymer (X) having a structural unit represented by the formula (A) described later and a structural unit represented by the formula (A) described later, and has a polar group. It is preferable to contain a fluoropolymer (Y).
  • the fluorinated polymer (X) is a fluorinated polymer having a structural unit represented by the following formula (A).
  • Mp represents a trivalent group constituting a part of the polymer main chain
  • L represents a single bond or a divalent linking group
  • X represents a substituted or unsubstituted fused ring functional group. Represent.
  • Mp is a trivalent group and forms part of the main chain of the polymer.
  • Mp is, for example, a substituted or unsubstituted long chain or branched alkylene group (for example, an ethylene group) having 2 to 20 carbon atoms (excluding the number of carbon atoms of the substituent; the same applies hereinafter in Mp).
  • a substituted or unsubstituted ethylene group a substituted or unsubstituted methylethylene group, a substituted or unsubstituted cyclohexylene group, a substituted or unsubstituted vinylene group, and a hydrogen atom contained in these groups. It is preferable that one of the groups is substituted with an —LX group, and among them, a substituted or unsubstituted ethylene group, a substituted or unsubstituted methylethylene group, or a substituted or unsubstituted vinylene group.
  • one of the hydrogen atoms contained in these groups is a group substituted with an —LX group, which is a substituted or unsubstituted ethylene group, a substituted or unsubstituted methyl ethylene group. Further, it is more preferable that one of the hydrogen atoms contained in these groups is a group substituted with an -LX group, and specifically, Mp-1 and Mp-2, which will be described later, are used. preferable.
  • Mp is not limited to this.
  • the part represented by * in Mp represents the part connected to L.
  • the divalent linking group is represented by * -L1-L2- (* represents the linking position with the main chain).
  • a polyoxyalkylene group having 2 to 20 carbon atoms, or a divalent linking group representing a divalent linking group in which these groups are combined is preferable.
  • L1 is represented by * -COO- and L2 is a linking group represented by a polyoxyalkylene group having 2 to 20 carbon atoms.
  • the number of rings of the substituted or unsubstituted fused ring functional group represented by X in the formula (A) is not particularly limited, but it is preferably a group in which 2 to 5 rings are condensed. Not only a hydrocarbon-based aromatic fused ring in which the atom constituting the ring is only a carbon atom, but also an aromatic fused ring in which a heterocycle having a hetero atom as a ring-constituting atom is condensed may be used.
  • X for example, a substituted or unsubstituted indenyl group having 5 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted naphthyl group having 6 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted naphthyl group having 12 to 30 carbon atoms.
  • a fluorenyl group, an anthryl group, a pyrenyl group, a perylenel group, a phenanthrenyl group and the like are preferable.
  • X is preferably a substituted or unsubstituted indenyl group having 5 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted naphthyl group having 6 to 30 carbon atoms, and among them, the number of carbon atoms. It is more preferably a substituted or unsubstituted naphthyl group having 10 to 30 atoms, and further preferably a substituted or unsubstituted naphthyl group having 10 to 20 carbon atoms.
  • the fluoropolymer (X) preferably has a structural unit derived from, for example, a fluoroaliphatic group-containing monomer, in addition to the structural unit represented by the above formula (A), specifically. , It is more preferable to have a structural unit represented by the following formula (B).
  • Mp represents a trivalent group that forms part of the polymer backbone
  • L' represents a single bond or a divalent linking group
  • Rf is a substituent containing at least one fluorine atom. Represents.
  • Mp is synonymous with Mp in the above formula (A), and the preferable range is also synonymous.
  • Mp in the formula (B) represents the above-mentioned Mp-1 or Mp-2
  • L' is -O- and -NRa11-
  • Ra11 is a hydrogen atom and the number of carbon atoms is 1 to 10
  • a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 20 carbon atoms and
  • Rf is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom (for example, trifluoroethyl group, perfluorohexyl ethyl group, perfluorohexyl propyl group, perfluorobutyl ethyl group, per). (Fluorooctylethyl group, etc.) and the like are preferable examples. Further, Rf is selected from the group consisting terminated, preferably has a CF 3 group or CF 2 H group, and more preferably has a CF 3 group.
  • an alkyl group or terminal having a CF 3 group at the terminal is an alkyl group having a CF 2 H group.
  • An alkyl group having 3 CF groups at the terminal is an alkyl group in which a part or all of hydrogen atoms contained in the alkyl group are substituted with fluorine atoms.
  • Alkyl groups in which 50% or more of hydrogen atoms in the alkyl group having 3 CF groups at the terminal are substituted with fluorine atoms are preferable, alkyl groups in which 60% or more are substituted are more preferable, and 70% or more are substituted. Alkyl groups are particularly preferred.
  • the remaining hydrogen atoms may be further substituted with the substituents exemplified as the Substituent Group D described later.
  • An alkyl group having a CF 2 H group at the terminal is an alkyl group in which a part or all of hydrogen atoms contained in the alkyl group are substituted with fluorine atoms.
  • Preferably at least 50% of the hydrogen atoms in the alkyl group having a CF 2 H group are substituted with fluorine atoms, and more preferable to be substituted is 60% or more, are substituted more than 70% It is particularly preferable to have.
  • the remaining hydrogen atoms may be further substituted with the substituents exemplified as the Substituent Group D described later.
  • Substituent group D Alkyl group (preferably the number of carbon atoms (referred to as the number of carbon atoms of the substituent, hereinafter the same for the substituent group D)) 1 to 20, more preferably 1 to 12 carbon atoms, particularly preferably 1 carbon atom number. 8 to 8 alkyl groups, such as methyl group, ethyl group, isopropyl group, tert-butyl group, n-octyl group, n-decyl group, n-hexadecyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like.
  • alkenyl group preferably 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms, particularly preferably 2 to 8 carbon atoms, such as a vinyl group and a 2-butenyl group. , 3-Pentenyl group and the like
  • alkynyl group preferably 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms, particularly preferably 2 to 8 carbon atoms, for example.
  • substituted or unsubstituted amino group preferably 0 to 20, more preferably 0 to 10, particularly preferably 0 to 6 carbon atoms. It is an amino group, and examples thereof include an unsubstituted amino group, a methylamino group, a dimethylamino group, a diethylamino group, etc.
  • An alkoxy group preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, particularly preferably 1 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, and a butoxy group.
  • An acyl group preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 16 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, such as an acetyl group, a formyl group, a pivaloyl group, etc.
  • An alkoxycarbonyl group (preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 16 carbon atoms, particularly preferably 2 to 12 carbon atoms, for example, a methoxycarbonyl group,
  • Acylamino group (preferably an acylamino group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 16 carbon atoms, particularly preferably 2 to 10 carbon atoms, such as an acetylamino group), an alkoxycarbonylamino.
  • a group (preferably an alkoxycarbonylamino group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 16 carbon atoms, particularly preferably 2 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a methoxycarbonylamino group).
  • a sulfonylamino group (preferably a sulfonylamino group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 16 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, for example, a methanesulfonylamino group or an ethanesulfonylamino group. , Etc.), sulfamoyl groups (preferably 0 to 20 carbon atoms, more preferably 0 to 16 carbon atoms, particularly preferably 0 to 12 carbon atoms, for example, sulfamoyl groups, methylsul. Famoyl group, dimethylsulfamoyl group, etc.),
  • An alkylthio group (preferably an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 16 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a methylthio group and an ethylthio group).
  • a sulfonyl group (preferably a sulfonyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 16 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a mesyl group and a tosyl group).
  • a sulfinyl group (preferably a sulfinyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 16 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a methanesulfinyl group and an ethanesulfinyl group. ),
  • a ureido group (preferably a ureido group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 16 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, for example, an unsubstituted ureido group or a methyl ureido group.
  • a phosphate amide group (preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 16 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, for example, diethyl. Phosphate amide group), hydroxy group, mercapto group, halogen atom (eg fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), cyano group, sulfo group, carboxyl group, nitro group, hydroxamic acid group, sulfino group, A hydrazino group, an imino group, a silyl group (preferably a silyl group having 3 to 40 carbon atoms, more preferably 3 to 30 carbon atoms, particularly preferably a silyl group having 3 to 24 carbon atoms, for example, a trimethylsilyl group or the like. Includes). These substituents may be further substituted with these substituents. Moreover, when it has two or more substituents, it may be the
  • the fluoropolymer (X) used in the present invention is composed of a structural unit containing a structure represented by the above formula (A) and a fluoroaliphatic group-containing monomer represented by the above formula (B).
  • a structural unit derived from a monomer copolymerizable with the monomer forming these structural units may be contained.
  • the copolymerizable monomer is not particularly limited as long as it does not deviate from the gist of the present invention.
  • Preferred monomers include, for example, hydrocarbon polymers (eg polyethylene, polypropylene, polystyrene, polymaleinimide, polyacrylic acid, polyacrylic acid ester, polyacrylamide, polyacrylic anilide, etc.), polyethers, polyesters, polycarbonates, etc. , Polyamide, polyamic acid, polyimide, polyurethane, and monomers constituting polyureid, etc. can be preferably used from the viewpoint of improving the solubility in a solvent and preventing the aggregation of the polymer. Further, it is preferable that the main chain structure is the same as that of the group represented by the above formula (A).
  • hydrocarbon polymers eg polyethylene, polypropylene, polystyrene, polymaleinimide, polyacrylic acid, polyacrylic acid ester, polyacrylamide, polyacrylic anilide, etc.
  • polyethers polyesters, polycarbonates, etc.
  • copolymerizable structural units are shown below, but the present invention is not limited by the following specific examples.
  • C-2, C-3, C-10, C-11, C-12, and C-19 are preferable, and C-11 and C-19 are even more preferable.
  • the content of the structural unit represented by the above formula (A) in the fluoropolymer (X) is preferably 1% by mass to 90% by mass, more preferably 3% by mass to 80% by mass. Further, the content of the repeating unit (preferably the structural unit represented by the above formula (B)) derived from the fluoroaliphatic group-containing monomer in the fluoropolymer (X) is 5% by mass to 90% by mass. Is preferable, and 10% by mass to 80% by mass is more preferable.
  • the content of the constituent units other than the above two types is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less.
  • the fluoropolymer (X) may be a random copolymer in which each structural unit is irregularly introduced, or a block copolymer in which each structural unit is regularly introduced, and may be a block copolymer.
  • each constituent unit may be synthesized in any order of introduction, and the same constituent component may be used twice or more.
  • the structural unit represented by the above formula (A), the structural unit represented by the above formula (B), and the like may be of only one type, or may be two or more types. When two or more structural units of the above formula (A) are contained, it is preferable that X is the same fused ring skeleton (combination of substitution and non-substitution). In the case of two or more types, the above content is the total content.
  • the molecular weight range of the fluoropolymer (X) is a number average molecular weight (Mn), preferably 10 to 1,000,000, more preferably 3,000 to 200,000, and further preferably 5,000 to 100,000.
  • the molecular weight distribution of the polymer used in the present invention (Mw / Mn, Mw is the weight average molecular weight) is preferably 1 to 4, more preferably 1.5 to 4.
  • the number average molecular weight can be measured as a polystyrene (PS) -equivalent value using gel permeation chromatography (GPC).
  • the fluorinated polymer (Y) is a fluorinated polymer that does not have a structural unit represented by the above formula (A) and has a polar group.
  • the polar group means a group having at least one hetero atom or a halogen atom, and specifically, for example, a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxy group, an amino group, a nitro group, an ammonium group, a cyano group and the like. Can be mentioned. Of these, hydroxyl groups and carboxy groups are preferable.
  • the fluorinated polymer (Y) is preferably a fluorinated polymer having a structural unit represented by the following formula (C).
  • Mp represents a trivalent group constituting a part of the polymer main chain
  • L represents a single bond or a divalent linking group
  • Y represents a polar group.
  • Mp is synonymous with Mp in the above formula (A), and the preferable range is also synonymous.
  • the divalent linking group is divalent represented by * -L1-L3- (* represents the linking position with the main chain).
  • L1 represents * -COO-, * -CONH-, * -OCO-, or * -NHCO-
  • L3 is an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms and a carbon number of carbon atoms.
  • L is a single bond
  • L1 is represented by * -COO-
  • Is represented by * -COO-, and L3 is preferably a divalent linking group represented by a polyoxyalkylene group having 2 to 20 carbon atoms.
  • polar group represented by Y in the formula (C) for example, a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxy group, an amino group, a nitro group, an ammonium group, a cyano group and the like can be mentioned. Of these, a hydroxyl group, a carboxy group, and a cyano group are preferable.
  • the fluorine-based polymer (Y) has a structural unit represented by the above formula (C) and, like the above-mentioned fluorine-based polymer (X), for example, a structural unit derived from a fluoroaliphatic group-containing monomer. Specifically, it is more preferable to have a structural unit represented by the above formula (B).
  • the fluoropolymer (Y) is derived from a structural unit containing a structure represented by the above formula (C) and a fluoroaliphatic group-containing monomer represented by the above formula (B).
  • a structural unit derived from a monomer copolymerizable with the monomer forming these structural units may be contained.
  • the content of the structural unit represented by the above formula (C) in the fluoropolymer (Y) is preferably 45% by mass or less, more preferably 1 to 20% by mass, and 2 to 10%. It is more preferably by mass%. Further, the content of the repeating unit (preferably the structural unit represented by the above formula (B)) derived from the fluoroaliphatic group-containing monomer in the fluorine-based polymer (Y) is 55% by mass or more. Is preferable, 80 to 99% by mass is preferable, and 90 to 98% by mass is more preferable. The content of the constituent units other than the above two types is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less.
  • the fluoropolymer (Y) may be a random copolymer in which each structural unit is irregularly introduced, or a block copolymer in which each structural unit is regularly introduced, and may be a block copolymer.
  • each constituent unit may be synthesized in any order of introduction, and the same constituent component may be used twice or more.
  • the structural unit represented by the above formula (C), the structural unit represented by the above formula (B), and the like may be of only one type, or may be two or more types. When two or more structural units of the above formula (C) are contained, it is preferable that Y is the same polar group. In the case of two or more types, the above content is the total content.
  • the molecular weight range of the fluoropolymer (Y) is preferably 10,000 to 35,000, and more preferably 15,000 to 30,000 in terms of weight average molecular weight (Mw).
  • the weight average molecular weight can be measured as a polystyrene (PS) -equivalent value using gel permeation chromatography (GPC).
  • the content of the air interface compounding agent containing the above-mentioned fluoropolymer (X) and fluoropolymer (Y) is 0.2% by mass to 10% by mass with respect to the total solid content of the liquid crystal composition. It is preferable that it is 0.2% by mass to 5% by mass, and further preferably 0.2% by mass to 3% by mass.
  • the heating step is a step of heating the applied layer of the liquid crystal composition to orient the liquid crystal compound.
  • the liquid crystal compound 40 in the liquid crystal composition layer is brought into a cholesteric oriented state in which the liquid crystal compound 40 is twisted and oriented spirally in the thickness direction, and the liquid crystal compound 40 on the surface of the alignment film 14 is applied to the alignment film 14.
  • it is oriented in a direction parallel to or perpendicular to the direction of orientation processing.
  • the composition layer When heating the composition layer, it is preferable not to heat the liquid crystal compound to a temperature at which it becomes an isotropic phase (Iso). If the composition layer is heated above the temperature at which the liquid crystal compound becomes an isotropic phase, defects in the oriented liquid crystal phase increase, which is not preferable.
  • Iso isotropic phase
  • the curing step is a step of curing the liquid crystal composition to fix the orientation of the cholesteric liquid crystal layer 16.
  • the second coating step, heating step, and curing step correspond to the liquid crystal layer forming step in the present invention.
  • the method of curing treatment is not particularly limited, and examples thereof include photo-curing treatment and thermosetting treatment. Among them, the light irradiation treatment is preferable, and the ultraviolet irradiation treatment is more preferable.
  • the curing treatment is preferably a polymerization reaction by light irradiation (particularly ultraviolet irradiation), and more preferably a radical polymerization reaction by light irradiation (particularly ultraviolet irradiation).
  • a light source such as an ultraviolet lamp is used for ultraviolet irradiation.
  • the amount of ultraviolet irradiation energy is not particularly limited, but is generally preferably about 100 to 800 mJ / cm 2 .
  • the time for irradiating with ultraviolet rays is not particularly limited, but may be appropriately determined from the viewpoints of both sufficient strength and productivity of the obtained layer.
  • the method for forming the cholesteric liquid crystal layer 16 is not limited to the above-mentioned method, and various known forming methods can be used.
  • the above-mentioned method for forming a cholesteric liquid crystal layer is preferably exemplified because the cholesteric liquid crystal layer 16 can be formed stably and suitably.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 formed as described above may have a structure as long as the orientation of the liquid crystal compound in the cholesteric liquid crystal phase is maintained, and by curing, a layer having no fluidity is formed, and at the same time. , It is preferable that the orientation form is not changed by an external field or an external force.
  • the polymerizable liquid crystal compound may lose its liquid crystal property by increasing its molecular weight by a curing reaction.
  • the support 12 and the alignment film 14 having a periodic uneven shape having an inclined surface inclined with respect to the surface of the support 12 and the alignment film 14
  • An optical element 10 having the formed cholesteric liquid crystal layer 16 is produced.
  • FIG. 7 shows an enlarged view of the cholesteric liquid crystal layer 16 and the alignment film 14 of the optical element 10 manufactured by the manufacturing method of the present invention.
  • the liquid crystal compound 40 will be described as a rod-shaped liquid crystal compound.
  • the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side is oriented in one direction according to the alignment treatment applied to the alignment film 14.
  • the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side is oriented in the major axis direction in parallel with the periodic direction of the uneven shape.
  • the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side is oriented parallel to the inclined surface of the convex portion 15 of the alignment film 14. Therefore, the liquid crystal compound 40 is inclined in the major axis direction with respect to the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 (the main surface opposite to the alignment film 14).
  • a plurality of liquid crystal compounds 40 are arranged on one inclined surface. Therefore, in the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side in the cholesteric liquid crystal layer 16, the liquid crystal compounds 40 having different positions in the thickness direction are arranged so that their major axis directions face the same direction.
  • the liquid crystal compound 40 in the cholesteric liquid crystal layer 16 spirals in a direction perpendicular to the long axis direction of the liquid crystal compound 40, starting from the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side. It is oriented so as to form a spiral structure (cholesteric liquid crystal phase) that is swirled and stacked.
  • the spiral axis of the spiral structure of the cholesteric liquid crystal phase is inclined with respect to the thickness direction of the cholesteric liquid crystal layer 16. doing.
  • the liquid crystal compound 40 other than the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side also has a configuration inclined with respect to the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16.
  • liquid crystal compounds 40 are arranged on one inclined surface, and the liquid crystal compound 40 has a spiral structure (cholesteric liquid crystal phase) starting from the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side having different positions in the thickness direction. Oriented to. Therefore, on the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 opposite to the alignment film 14, the directions of the liquid crystal compound 40 in the major axis direction are different from each other (FIG. 14). This point will be described in detail later.
  • liquid crystal compound 40 in the cholesteric liquid crystal layer 16 in FIG. 7 is oriented parallel to the inclined surface of the convex portion 15 of the alignment film 14, the liquid crystal compound 40 in the cholesteric liquid crystal layer 16 has an inclined surface.
  • the liquid crystal compound 40 may be oriented at an angle that is not parallel to the liquid crystal compound 40, or the inclination angle of the liquid crystal compound 40 may change in the film thickness direction.
  • a striped pattern of a bright portion (bright line) and a dark portion (dark line) is observed due to the cholesteric liquid crystal phase as shown in FIG. ..
  • the bright and dark parts of the cholesteric liquid crystal phase are formed so as to connect the liquid crystal compounds 40 whose optical axes (major axis direction) are aligned in the swirling direction in the spirally swirling liquid crystal compound 40. Therefore, as shown in FIG.
  • the bright and dark areas derived from the cholesteric liquid crystal phase observed in the cross-sectional SEM image are on the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 on the opposite side to the alignment film 14. On the other hand, it is inclined.
  • the bright and dark surfaces are parallel to the reflecting surface that reflects light. Therefore, in the optical element of the present invention, in the cholesteric liquid crystal layer 16, the bright and dark portions derived from the cholesteric liquid crystal phase are inclined with respect to the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 opposite to the alignment film 14.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 reflects the incident light on a surface inclined with respect to the main surface as a reflecting surface. For example, light incident on the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 from a direction perpendicular to the main surface is reflected in a direction inclined in the inclined direction of the bright portion and the dark portion. As a result, the optical element 10 of the present invention can diffract the incident light.
  • the polarization state of the light irradiated to the alignment film is periodically changed in an interference fringe pattern, and the light is oriented to the alignment film.
  • the method of forming an orientation pattern in which the state changes periodically it is necessary to increase the beam diameter of the interference light when increasing the size of the optical element, but when the beam diameter is increased, the amount of light per unit area It has been found that there is a problem that the exposure time becomes long because the light is weakened, the orientation regulating force of the formed alignment film is not sufficient, and the liquid crystal compound in the liquid crystal layer formed on the alignment film is difficult to be oriented.
  • an alignment film having a periodic uneven shape having an inclined surface inclined with respect to the surface of the support is formed, and the alignment film having the uneven shape is formed.
  • a cholesteric liquid crystal layer is formed on the surface.
  • the liquid crystal compound is formed along the uneven shape (inclined surface).
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 can be oriented so that the bright and dark portions derived from the cholesteric liquid crystal phase are inclined with respect to the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 opposite to the alignment film 14.
  • the alignment film can be given an uneven shape by transfer, production is easy, production efficiency is high, and it is possible to suppress a long production time even when the size is increased. .. Further, since a plurality of liquid crystal compounds are arranged on one inclined surface having an uneven shape, it is not necessary to change the orientation direction for each minute region, and the liquid crystal compounds are preferably oriented without forming a fine orientation pattern. Can be made to. Therefore, the liquid crystal compound in the cholesteric liquid crystal layer can be properly oriented with high accuracy.
  • the film thickness of the cholesteric liquid crystal layer 16 formed by the production method of the present invention is not limited, and depends on the selective reflection center wavelength of the cholesteric liquid crystal layer 16, the reflectance (diffraction efficiency) required for the cholesteric liquid crystal layer 16, and the like. , It may be set as appropriate.
  • the film thickness of the cholesteric liquid crystal layer 16 formed by the production method of the present invention is preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 1.0 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the film thickness of the cholesteric liquid crystal layer 16 formed by the production method of the present invention is about 6 ⁇ m.
  • the alignment film forming step after the alignment material to be the alignment film is applied on the support, the uneven shape is transferred to the alignment material to obtain the alignment film having the uneven shape.
  • the configuration is formed, but the configuration is not limited to this.
  • Other examples of the alignment film forming step will be described with reference to FIGS. 9 to 10.
  • the alignment film forming steps shown in FIGS. 9 to 10 include a resin layer forming step of forming a resin layer having an uneven shape on a support and a film forming step of forming an alignment film on a resin layer having an uneven shape. Has.
  • a coating liquid to be a resin layer is applied to the surface of the support 12, and a transfer mold having an uneven shape is pressed against the coating liquid layer to cure the resin layer, and a resin having an uneven shape is formed.
  • the coating liquid for the application of the coating liquid to be the resin layer, printing methods such as inkjet and scroll printing, and known methods such as spin coating, bar coating and spray coating that can uniformly apply the liquid to a sheet-like material can be used. is there.
  • the transfer mold for transferring the uneven shape to the resin layer 13 may have the same shape as the transfer mold 100 described above.
  • the resin layer 13 may be cured by heating or the like while pressing the transfer mold, and then the transfer mold may be peeled off to form the resin layer 13 to which the uneven shape is transferred.
  • the application of the optical element 10 As a material for forming the resin layer 13, if a concave-convex shape can be formed, the application of the optical element 10, the optical characteristics required for the optical element 10, flexibility or rigidity, adhesion to the support 12 and the alignment film 14, and the like can be obtained. It may be selected appropriately in consideration. Specifically, resins used for imprints and nanoimprints are preferable, and acrylic light resins, epoxy resins, urethane resins and the like can be used.
  • the film forming step is a step of forming the alignment film 14 on the resin layer 13 having an uneven shape.
  • the alignment film 14 may be a rubbing-treated film made of an organic compound such as the above-mentioned polymer, or a photoalignment film using a photoalignment material.
  • an oblique vapor deposition film of an inorganic compound, a film having microgrooves, and an organic compound such as ⁇ -tricosanoic acid, dioctadecylmethylammonium chloride, and methyl stearylate are LB (Langmuir) by the Langmuir Brodget method.
  • -Blodgett Langmuir Brodget
  • a membrane in which membranes are accumulated, etc. are exemplified.
  • the alignment film 14 may be formed according to the type of the alignment film.
  • the alignment film 14 is a rubbing-treated film made of an organic compound such as a polymer
  • the surface of the polymer layer to be the alignment film 14 is made of paper or It can be formed by rubbing with a cloth several times in a certain direction.
  • the direction of the rubbing treatment is not particularly limited, and may be the periodic direction of the uneven shape formed on the alignment film 14, or may be the direction orthogonal to the periodic direction (the width direction of the convex portion).
  • the direction may be a predetermined angle with respect to the periodic direction of the shape.
  • the alignment film 14 when the alignment film 14 is a photoalignment film, the alignment film 14 may be irradiated with polarized light or non-polarized light after the coating liquid to be the alignment film 14 is applied on the resin layer 13.
  • Polarized light irradiation can be performed from a direction perpendicular to or diagonally to the alignment film 14, and non-polarized light irradiation can be performed from an oblique direction to the alignment film 14.
  • the orientation direction by light irradiation is not particularly limited, and may be the periodic direction of the uneven shape formed on the alignment film 14, or the direction orthogonal to the periodic direction (width direction of the convex portion). Alternatively, the direction may be a predetermined angle with respect to the periodic direction of the uneven shape.
  • the alignment film 14 As described above, by forming the alignment film 14 on the resin layer 13 having the uneven shape, the alignment film 14 having the uneven shape as shown in FIG. 10 can also be formed.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 is formed on the alignment film 14 having an uneven shape.
  • the method for forming the cholesteric liquid crystal layer 16 (liquid crystal layer forming step) is the same as the above-mentioned liquid crystal layer forming step.
  • An optical element having an alignment film 14 having a periodic uneven shape having an inclined surface and a cholesteric liquid crystal layer 16 formed on the alignment film 14 is produced.
  • FIG. 12 shows an enlarged view of the cholesteric liquid crystal layer 16, the alignment film 14, and the resin layer 13 of the optical element 10 shown in FIG.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 shown in FIG. 12 has the same configuration as the cholesteric liquid crystal layer 16 shown in FIG. 7. That is, in the cholesteric liquid crystal layer 16 shown in FIG. 12, the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side is oriented in one direction according to the alignment treatment applied to the alignment film 14. In the example shown in FIG. 12, the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side is oriented in the major axis direction parallel to the periodic direction of the uneven shape. Further, the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side is oriented parallel to the inclined surface of the alignment film 14. Therefore, the liquid crystal compound 40 is inclined in the major axis direction with respect to the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 (the main surface opposite to the alignment film 14).
  • a plurality of liquid crystal compounds 40 are arranged on one inclined surface. Therefore, in the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side in the cholesteric liquid crystal layer 16, the liquid crystal compounds 40 having different positions in the thickness direction are arranged so that their major axis directions face the same direction.
  • the liquid crystal compound 40 in the cholesteric liquid crystal layer 16 spirals in a direction perpendicular to the long axis direction of the liquid crystal compound 40, starting from the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side. It is oriented so as to form a spiral structure (cholesteric liquid crystal phase) that is swirled and stacked.
  • the spiral axis of the spiral structure of the cholesteric liquid crystal phase is inclined with respect to the thickness direction of the cholesteric liquid crystal layer 16. doing.
  • the liquid crystal compound 40 other than the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side also has a configuration inclined with respect to the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16.
  • liquid crystal compounds 40 are arranged on one inclined surface, and the liquid crystal compounds 40 have a spiral structure (cholesteric liquid crystal phase) starting from the liquid crystal compounds 40 on the alignment film 14 side having different positions in the thickness direction. ). Therefore, on the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 opposite to the alignment film 14, the directions of the liquid crystal compound 40 in the major axis direction are different from each other (FIG. 14).
  • the cross section of the cholesteric liquid crystal layer 16 observed by SEM a striped pattern of bright parts (bright lines) and dark parts (dark lines) similar to that shown in FIG. 8 is observed due to the cholesteric liquid crystal phase.
  • the bright and dark parts of the cholesteric liquid crystal phase are formed so as to connect the liquid crystal compounds 40 whose optical axes (major axis direction) are aligned in the swirling direction in the spirally swirling liquid crystal compound 40. Therefore, as shown in FIG. 8, in the cholesteric liquid crystal layer 16, the bright and dark areas derived from the cholesteric liquid crystal phase observed in the cross-sectional SEM image are on the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 on the opposite side to the alignment film 14. On the other hand, it is inclined.
  • the bright and dark areas derived from the cholesteric liquid crystal phase are inclined with respect to the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 opposite to the alignment film 14, so that the cholesteric liquid crystal layer 16 is incident.
  • a surface that is inclined toward the main surface is reflected as a reflecting surface.
  • light incident on the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 from a direction perpendicular to the main surface is reflected in a direction inclined in the inclined direction of the bright portion and the dark portion.
  • the optical element can diffract the incident light.
  • the uneven shape is imparted to the alignment film by transfer. Therefore, the production is easy, the production efficiency is high, and it is possible to suppress a long production time even when the size is increased. Further, since a plurality of liquid crystal compounds are arranged on one inclined surface having an uneven shape, it is not necessary to change the orientation direction for each minute region, and the liquid crystal compounds are preferably oriented without forming a fine orientation pattern. Can be made to. Therefore, the liquid crystal compound in the cholesteric liquid crystal layer can be properly oriented with high accuracy.
  • the resin layer having an uneven shape is formed on the support in FIG. 9, the resin layer may also serve as the support. Further, the resin layer has a function of an alignment film, and the resin layer may be directly oriented.
  • the shape of the convex portion of the concave-convex shape of the alignment film 14 is such that the opposite side of the right angle of the right triangle is an inclined surface.
  • the shape is such that the right-angled top is on the support 12 side, but the shape is not limited to this, and any shape may be any shape as long as it has an inclined surface and the uneven shape is periodically formed.
  • the uneven shape of the alignment film 14 may be such that the right-angled apex of the right triangle is the apex on the opposite side to the support 12.
  • the convex portion having the uneven shape of the alignment film 14 does not have to be a right triangle.
  • the uneven inclined surface of the alignment film 14 is linear when viewed in a cross section parallel to the periodic direction of the uneven shape, but is not limited to this and is curved. It may be in the form. From the viewpoint that the liquid crystal compound can be preferably oriented, the shape of the inclined surface when viewed in a cross section parallel to the periodic direction of the concave-convex shape is preferably linear.
  • the liquid crystal composition is selected as a chiral agent from the group consisting of a chiral agent X whose spiral-inducing force changes by light irradiation or a chiral agent Y whose spiral-inducing force changes by a temperature change.
  • a chiral agent X whose spiral-inducing force changes by light irradiation
  • a chiral agent Y whose spiral-inducing force changes by a temperature change.
  • the liquid crystal layer forming step may include a step of changing the spiral inducing force of the chiral auxiliary by light irradiation or heating.
  • one spiral pitch (pitch P) is extended in the first exposure step, and the liquid crystal composition is cured in the second exposure step. This makes it possible to stably incline the liquid crystal compound 40 with respect to the main surface in the upper part, that is, in the region away from the alignment film 14.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 has a structure in which the formation period of the bright portion and the dark portion, that is, the pitch P, has a region different depending on the position in the thickness direction in the cross section observed by the SEM. It is possible to control so as to be. Further, by performing such two exposure steps, the cholesteric liquid crystal layer 16 is controlled so that the inclination angle ⁇ 1 of the bright portion and the dark portion has a different region depending on the position in the thickness direction. Is possible. As shown in FIG. 8, the inclination angle ⁇ 1 is an angle formed by the bright portion and the dark portion with respect to the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 may have a region in which the inclination angle ⁇ 1 continuously increases or decreases in one direction in the thickness direction.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 may have a region in which the inclination angle ⁇ 1 continuously increases or decreases from the alignment film 14 side toward the side (air side interface) away from the alignment film 14.
  • the light used for exposure is not limited, but it is preferable to use ultraviolet rays.
  • the wavelength of the ultraviolet rays to be irradiated is preferably 250 to 430 nm.
  • the total irradiation energy is preferably 2 mJ / cm 2 to 50 J / cm 2, more preferably 5 to 1500 mJ / cm 2 .
  • the exposure may be carried out under heating conditions or a nitrogen atmosphere.
  • the cholesteric liquid crystal layer may be formed by one coating of the liquid crystal composition, or may be repeated a plurality of times or by multiple coating.
  • the optical element of the present invention With the support
  • the alignment film formed on the support and It has a liquid crystal layer formed on the alignment film using a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound, and has a liquid crystal layer.
  • the surface of the alignment film on the liquid crystal layer side has a periodic uneven shape having an inclined surface inclined with respect to the surface of the support.
  • the liquid crystal compound in the liquid crystal layer is inclined with respect to the surface of the support.
  • the bright and dark parts derived from the liquid crystal layer are optical elements that are inclined with respect to the main surface opposite to the alignment film of the liquid crystal layer.
  • the optical element of the present invention is an optical element manufactured by the manufacturing method of the present invention described above.
  • the optical element 10 of the present invention has a support 12, an alignment film 14, and a cholesteric liquid crystal layer 16.
  • the alignment film 14 has a periodic uneven shape in which the surface on the cholesteric liquid crystal layer 16 side has an inclined surface that is inclined with respect to the surface of the support 12.
  • the alignment film 14 may have a configuration in which the alignment film 14 itself is provided with an uneven shape, or as shown in FIG. 11, the alignment film 14 is placed on the resin layer 13 having the uneven shape. By being formed, the surface of the alignment film 14 may have an uneven shape.
  • the cholesteric liquid crystal layer has a spiral structure in which the liquid crystal compounds 40 are spirally swirled and stacked, and the structure in which the liquid crystal compounds 40 are spirally rotated once (rotated 360 °) and stacked is defined as one spiral pitch.
  • the liquid crystal compound 40 that swirls in a spiral has a structure in which one pitch or more is laminated.
  • one spiral pitch is the length of one spiral winding, that is, a spiral in which the director of the liquid crystal compound (in the case of a rod-shaped liquid crystal, in the long axis direction) that constitutes the cholesteric liquid crystal phase rotates 360 °. It is the length in the axial direction.
  • the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side is oriented in one direction according to the alignment treatment applied to the alignment film 14. Further, the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side is oriented parallel to the inclined surface of the convex portion 15 of the alignment film 14. Therefore, the liquid crystal compound 40 is inclined in the major axis direction with respect to the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 (the main surface opposite to the alignment film 14).
  • a plurality of liquid crystal compounds 40 are arranged on one inclined surface. Therefore, in the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side in the cholesteric liquid crystal layer 16, the liquid crystal compounds 40 having different positions in the thickness direction are arranged so that their major axis directions face the same direction.
  • the liquid crystal compound 40 in the cholesteric liquid crystal layer 16 spirals in a direction perpendicular to the long axis direction of the liquid crystal compound 40, starting from the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side. It is oriented so as to form a spiral structure (cholesteric liquid crystal phase) that is swirled and stacked.
  • the spiral axis of the spiral structure of the cholesteric liquid crystal phase is inclined with respect to the thickness direction of the cholesteric liquid crystal layer 16.
  • the liquid crystal compound 40 other than the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side also has a configuration inclined with respect to the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16.
  • liquid crystal compounds 40 are arranged on one inclined surface, and the liquid crystal compound 40 has a spiral structure (cholesteric liquid crystal phase) starting from the liquid crystal compound 40 on the alignment film 14 side having different positions in the thickness direction. Oriented to. Therefore, on the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 opposite to the alignment film 14, the directions of the liquid crystal compound 40 in the major axis direction are different from each other.
  • FIG. 14 conceptually shows a plan view of the surface side of the cholesteric liquid crystal layer 16 opposite to the alignment film 14.
  • FIG. 14 in order to clearly show the structure of the cholesteric liquid crystal layer 16, only the liquid crystal compound 40 on the surface (air side surface) opposite to the alignment film 14 is shown as the liquid crystal compound 40.
  • the liquid crystal compound 40 constituting the cholesteric liquid crystal layer 16 is orthogonal to the periodic direction of the uneven shape of the alignment film 14 indicated by the arrow X and the periodic direction (arrow X direction). It is in a state of being two-dimensionally arranged in the direction (width direction of the convex portion).
  • the direction orthogonal to the X direction of the arrow will be the Y direction for convenience. That is, in FIGS. 7 and 13, the Y direction is a direction orthogonal to the paper surface.
  • the liquid crystal compound 40 forming the cholesteric liquid crystal layer 16 has a liquid crystal orientation pattern in which the direction of the optic axis 40A changes while continuously rotating in the plane of the cholesteric liquid crystal layer 16 along the arrow X direction.
  • the optical axis 40A of the liquid crystal compound 40 has a liquid crystal orientation pattern that changes while continuously rotating counterclockwise along the direction of arrow X.
  • the direction of the optic axis 40A rotates is also simply referred to as "the optical axis 40A rotates”.
  • the fact that the direction of the optical axis 40A of the liquid crystal compound 40 changes while continuously rotating in the arrow X direction specifically means that the liquid crystal is arranged along the arrow X direction.
  • the angle formed by the optical axis 40A of the compound 40 and the arrow X direction differs depending on the position in the arrow X direction, and the angle formed by the optical axis 40A and the arrow X direction is ⁇ to ⁇ + 180 ° along the arrow X direction.
  • it means that the temperature is gradually changing up to ⁇ -180 °.
  • the difference in angle between the optical axes 40A of the liquid crystal compounds 40 adjacent to each other in the X direction of the arrow is preferably 45 ° or less, more preferably 15 ° or less, and further preferably a smaller angle. ..
  • the liquid crystal compound 40 forming the cholesteric liquid crystal layer 16 has the same orientation of the optical axis 40A in the Y direction orthogonal to the X direction of the arrow, that is, in the Y direction orthogonal to one direction in which the optical axis 40A continuously rotates. ..
  • the liquid crystal compound 40 forming the cholesteric liquid crystal layer 16 has the same angle formed by the optical axis 40A of the liquid crystal compound 40 and the arrow X direction in the Y direction.
  • the optical axis 40A of the liquid crystal compound 40 is 180 in the direction of arrow X in which the optical axis 40A continuously rotates and changes in the plane.
  • the length (distance) of ° rotation be the length ⁇ of one cycle in the liquid crystal alignment pattern. That is, the distance between the centers in the arrow X direction of the two liquid crystal compounds 40 having the same angle with respect to the arrow X direction is defined as the length ⁇ of one cycle.
  • the distance between the centers in the arrow X direction of the two liquid crystal compounds 40 whose arrow X direction and the direction of the optical axis 40A coincide with each other is defined as the length ⁇ of one cycle. ..
  • the length ⁇ of this one cycle is also referred to as "one cycle ⁇ ".
  • the liquid crystal orientation pattern of the cholesteric liquid crystal layer repeats this one cycle ⁇ in the direction of arrow X, that is, in one direction in which the direction of the optical axis 40A continuously rotates and changes.
  • FIG. 14 the alignment pattern of the liquid crystal compound 40 on the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 opposite to the alignment film 14 has been described, but the cross section (that is, the thickness) of the cholesteric liquid crystal layer 16 at a certain position in the thickness direction is described.
  • the arrangement of the liquid crystal compound 40 at the position (cross section perpendicular to the longitudinal direction) changes while continuously rotating in the X direction of the arrow (periodic direction of the concave-convex shape), similar to the arrangement pattern shown in FIG. 14, and changes in the Y direction.
  • the optical axes 40A are arranged in the same orientation pattern.
  • a striped pattern of a bright portion (bright line) and a dark portion (dark line) is observed due to the cholesteric liquid crystal phase as shown in FIG. ..
  • the bright and dark parts of the cholesteric liquid crystal phase are formed so as to connect the liquid crystal compounds 40 whose optical axes (major axis direction) are aligned in the swirling direction in the spirally swirling liquid crystal compound 40. Therefore, as shown in FIG.
  • the bright and dark areas derived from the cholesteric liquid crystal phase observed in the cross-sectional SEM image are on the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 on the opposite side to the alignment film 14. On the other hand, it is inclined.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 is cholesteric because the bright and dark parts derived from the cholesteric liquid crystal phase are inclined with respect to the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 opposite to the alignment film 14.
  • the liquid crystal layer 16 reflects the incident light on a surface inclined with respect to the main surface as a reflecting surface. For example, light incident on the main surface of the cholesteric liquid crystal layer 16 from a direction perpendicular to the main surface is reflected in a direction inclined in the inclined direction of the bright portion and the dark portion.
  • the optical element 10 of the present invention can diffract the incident light.
  • the liquid crystal compound 40 of the cholesteric liquid crystal layer 16 is oriented along the uneven inclined surface of the alignment film 14 and is inclined with respect to the surface of the cholesteric liquid crystal layer 16. Therefore, the inclination direction of the liquid crystal compound 40 can be substantially matched with the inclination direction of the bright portion and the dark portion of the cholesteric liquid crystal phase. As a result, the action of the liquid crystal compound on the reflection (diffraction) of light is increased, the diffraction efficiency can be improved, and the amount of reflected light with respect to the incident light can be further improved.
  • the spiral 1 pitch (pitch P) of the cholesteric liquid crystal layer that is, the reflective layer can be measured from the cross-sectional SEM image.
  • the cholesteric liquid crystal phase is known to exhibit selective reflectivity at specific wavelengths.
  • the selective reflection center wavelength can be adjusted by adjusting the spiral pitch. The longer the pitch P, the longer the selective reflection center wavelength of the cholesteric liquid crystal phase.
  • the spiral pitch of the cholesteric liquid crystal phase depends on the type of chiral agent used together with the liquid crystal compound and the concentration of the chiral agent added when forming the cholesteric liquid crystal layer. Therefore, by adjusting these, a desired spiral pitch can be obtained.
  • pitch adjustment see Fujifilm Research Report No. 50 (2005) p. There is a detailed description in 60-63.
  • For the measurement method of spiral sense and pitch use the method described in "Introduction to Liquid Crystal Chemistry Experiment", edited by Liquid Crystal Society of Japan, Sigma Publishing, 2007, p. 46, and "Liquid Crystal Handbook", Liquid Crystal Handbook Editorial Committee, Maruzen, p. 196. be able to.
  • the cholesteric liquid crystal phase exhibits selective reflectivity to either left or right circularly polarized light at a specific wavelength. Whether the reflected light is right-handed or left-handed depends on the twisting direction (sense) of the spiral of the cholesteric liquid crystal phase.
  • the selective reflection of circular polarization by the cholesteric liquid crystal phase reflects the right circular polarization when the spiral twist direction of the cholesteric liquid crystal layer is right, and the left circular polarization when the spiral twist direction is left.
  • the direction of rotation of the cholesteric liquid crystal phase can be adjusted by the type of the liquid crystal compound forming the cholesteric liquid crystal layer and / or the type of the chiral auxiliary added.
  • ⁇ n can be adjusted by the type of the liquid crystal compound forming the cholesteric liquid crystal layer, the mixing ratio thereof, and the temperature at the time of fixing the orientation.
  • the full width at half maximum of the reflection wavelength range is adjusted according to the application of the optical laminate, and may be, for example, 10 to 500 nm, preferably 20 to 300 nm, and more preferably 30 to 100 nm.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 reflects right-handed or left-handed circularly polarized light in a selective wavelength band. Therefore, when light is incident on the cholesteric liquid crystal layer 16, the cholesteric liquid crystal layer 16 reflects only the right-handed circularly polarized light or the left-handed circularly polarized light in the selective wavelength band, and transmits the other light.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 of the optical element of the present invention in which the bright and dark portions derived from the cholesteric liquid crystal phase are inclined with respect to the surface of the cholesteric liquid crystal layer is subject to specular reflection as described above. , Reflects the circularly polarized light incident in the direction tilted in the X direction of the arrow. This point will be described below.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 will be described as reflecting right circularly polarized light.
  • the absolute phase changes according to the direction of the optical axis 40A of each liquid crystal compound 40.
  • the optical axis 40A of the liquid crystal compound 40 changes while rotating along the arrow X direction (one direction). Therefore, the amount of change in the absolute phase of the incident right circularly polarized light differs depending on the direction of the optical axis 40A.
  • the liquid crystal orientation pattern formed on the cholesteric liquid crystal layer 16 is a periodic pattern in the X direction of the arrow. Therefore, the right circularly polarized light R incident on the cholesteric liquid crystal layer 16 is given a periodic absolute phase in the direction of arrow X corresponding to the direction of each optical axis 40A. Further, the direction of the optical axis 40A of the liquid crystal compound 40 with respect to the arrow X direction is uniform in the arrangement of the liquid crystal compound 40 in the Y direction orthogonal to the arrow X direction. As a result, in the cholesteric liquid crystal layer 16, an equiphase plane is formed that is inclined so as to rise in the direction of the arrow X with respect to the right circularly polarized light. The equiphase plane is formed so as to connect the liquid crystal compounds 40 in which the directions of the optical axes 40A of the spirally swirling liquid crystal compound 40 are the same in the swirling direction.
  • the bright and dark portions of the cholesteric liquid crystal phase are formed so as to connect the liquid crystal compounds 40 in which the directions of the optical axes 40A of the spirally swirling liquid crystal compound 40 are aligned in the swirling direction. That is, the bright part and the dark part coincide with the above-mentioned equiphase plane.
  • the bright and dark parts of the normal cholesteric liquid crystal layer are parallel to the main surface, that is, the orientation surface which is the forming surface.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 has a liquid crystal orientation pattern in which the optical axis 40A continuously rotates along the arrow X direction in the plane, and the bright and dark parts of the cholesteric liquid crystal layer 16 are shown in FIG.
  • the liquid crystal compound 40 is inclined so as to rise in the direction of arrow X with respect to the main surface.
  • the right circularly polarized light incident from the liquid crystal layer side is inclined in the direction opposite to the arrow X direction with respect to the XY surface (main surface of the cholesteric liquid crystal layer), that is, the uneven inclined surface of the alignment film 14. Is reflected in the direction of inclination.
  • the inclination angle ⁇ 1 (see FIG. 8) of the bright and dark portions of the cholesteric liquid crystal layer 16 substantially coincides with the inclination angle ⁇ 0 of the uneven inclined surface of the alignment film 14. Therefore, the inclination angle ⁇ 1 of the bright portion and the dark portion of the cholesteric liquid crystal layer 16 can be adjusted by setting the inclination angle ⁇ 0 of the uneven inclined surface of the alignment film 14.
  • the inclination angle ⁇ 1 of the bright and dark portions of the cholesteric liquid crystal layer 16 may be different from the inclination angle ⁇ 0 of the uneven inclined surface of the alignment film 14.
  • the cholesteric liquid crystal layer 16 is in the slow axis plane and in the phase advance axis plane when the in-plane retardation Re is measured from the normal direction and the direction inclined with respect to the normal line.
  • the absolute value of the measurement angle formed by the normal in the direction in which the in-plane retardation Re is minimized is preferably 5 ° or more.
  • the liquid crystal compound of the cholesteric liquid crystal layer is inclined with respect to the main surface, and the inclination direction substantially coincides with the bright part and the dark part of the cholesteric liquid crystal phase.
  • the normal direction is a direction orthogonal to the main surface.
  • the cholesteric liquid crystal layer has such a configuration, the bright and dark parts of the cholesteric liquid crystal phase are inclined with respect to the main surface, and the liquid crystal compound is higher than the cholesteric liquid crystal layer parallel to the main surface. Circular polarization can be diffracted with diffraction efficiency.
  • the liquid crystal compound of the cholesteric liquid crystal layer is inclined with respect to the main surface and the inclination direction substantially coincides with the bright part and the dark part of the cholesteric liquid crystal phase
  • the bright part and the dark part corresponding to the reflective surface and the liquid crystal compound Aligns with the optical axis of. Therefore, the action of the liquid crystal compound on the reflection (diffraction) of light is increased, and the diffraction efficiency can be improved. As a result, the amount of reflected light with respect to the incident light can be further improved.
  • the absolute value of the optical axis tilt angle of the cholesteric liquid crystal layer is 5 ° or more, preferably 15 ° or more, and more preferably 20 ° or more.
  • the above-mentioned optical element 10 has only one cholesteric liquid crystal layer 16, but the present invention is not limited to this. That is, the liquid crystal diffraction element using the cholesteric liquid crystal layer may have two or more cholesteric liquid crystal layers.
  • the optical element used as the liquid crystal diffractometer may have two cholesteric liquid crystal layers having a cholesteric liquid crystal layer that selectively reflects red light and a cholesteric liquid crystal layer that selectively reflects green light, and may be red.
  • It may have a three-layer cholesteric liquid crystal layer having a cholesteric liquid crystal layer that selectively reflects light, a cholesteric liquid crystal layer that selectively reflects green light, and a cholesteric liquid crystal layer that selectively reflects blue light. ..
  • the liquid crystal diffraction element has a plurality of cholesteric liquid crystal layers, it is preferable that all the cholesteric liquid crystal layers are the cholesteric liquid crystal layer 16 possessed by the optical element of the present invention, but the cholesteric liquid crystal possessed by the optical element of the present invention. It may include a cholesteric liquid crystal layer other than the layer 16.
  • the optical element of the present invention can be used in various applications such as an optical path changing member, a light condensing element, a light diffusing element in a predetermined direction, and a diffractive element in an optical device, which reflect light at an angle other than specular reflection. Is.
  • the liquid crystal layer is a cholesteric liquid crystal layer, but the present invention is not limited to this, and the liquid crystal compound may not be cholesteric oriented and may be gently twisted and oriented in the thickness direction.
  • the liquid crystal compound in the liquid crystal layer is inclined with respect to the surface of the support along the inclined surface of the alignment film, and is derived from the gentle twisting orientation in the cross-sectional SEM image. A bright part and a dark part are observed, and the bright part and the dark part are inclined with respect to the main surface opposite to the alignment film of the liquid crystal layer.
  • the direction of the liquid crystal compound 40 in the long axis direction continuously rotates in the arrow X direction (periodic direction of the uneven shape).
  • the optical axes 40A are arranged in the same orientation pattern.
  • the arrangement of the liquid crystal compound 40 at the cross section that is, the cross section perpendicular to the thickness direction
  • the optical axes 40A are arranged in the same orientation pattern.
  • the incident light passes through the liquid crystal layer, its absolute phase changes according to the direction of the optical axis of each liquid crystal compound.
  • the direction of the optic axis changes while rotating along the direction of the arrow X, the amount of change in the absolute phase of the incident light differs depending on the direction of the optic axis.
  • the orientation pattern formed on the liquid crystal layer is a periodic pattern in the arrow X direction, the incident light passing through the liquid crystal layer is periodic in the arrow X direction corresponding to the direction of each optical axis. Absolute phase is given. As a result, an equiphase plane inclined with respect to the arrow X direction is formed.
  • the transmitted light is diffracted so as to be inclined in the direction perpendicular to the equiphase plane, and travels in a direction different from the traveling direction of the incident light.
  • the incident light with left circular polarization is converted into transmitted light with right circular polarization that is inclined by a certain angle in the direction of arrow X with respect to the incident direction.
  • the incident light When the incident light is right-handed circularly polarized light, it is diffracted in the opposite direction to the case of left-handed circularly polarized light and converted into left-handed circularly polarized light.
  • the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and various improvements and changes are made without departing from the gist of the present invention. Of course, it is also good.
  • Example 1 ⁇ Preparation of resin layer> A photocurable resin (Toyo Synthetic, PAK-02) to be a resin film was applied using a triacetyl cellulose (TAC) film (manufactured by FUJIFILM Corporation, Fujitac) as a support. A transfer mold having a period of 0.8 ⁇ m and an inclined surface with an inclination angle of 36 ° formed periodically is released and used as a stamper to press the applied photocurable resin layer (coating layer). did. As a result, the uneven structure of the stamper was transferred to the coating layer.
  • TAC triacetyl cellulose
  • the coating layer was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm at an illuminance of 20 mW / cm 2 for 60 seconds to cure the coating layer. Then, the stamper was slowly peeled off to obtain a resin layer having an uneven structure formed on the TAC film.
  • ⁇ Preparation of alignment film> The following coating liquid for forming a photoalignment film was applied onto the resin layer prepared above by spin coating.
  • the support on which the coating film of the coating liquid for forming the photoalignment film was formed was dried on a hot plate at 60 ° C. for 60 seconds to form the photoalignment film.
  • the alignment film was exposed by irradiating the alignment film obtained by forming the photoalignment film with polarized ultraviolet rays (20 mJ / cm 2 , using an ultra-high pressure mercury lamp).
  • the oriented layer obtained as described above was observed on a surface SEM (Hitachi, Ltd. S-4800), and it was confirmed that the uneven structure of the stamper was transferred. That is, an alignment film having an uneven shape with a period of 0.8 ⁇ m and an inclination angle of 36 ° of the inclined surface was obtained.
  • Surfactant S-1 is a compound described in Japanese Patent No. 5774518 and has the following structure.
  • composition A-1 was prepared as the liquid crystal composition.
  • the retardation Re was measured by changing the incident angle of the measurement light in a plane parallel to the periodic direction of the alignment layer using "Axoscan" manufactured by Axometrics.
  • the measurement wavelength was 750 nm.
  • the incident angle of the measurement light was in the range of 70 ° to 70 °.
  • the absolute value of the optical axis tilt angle ⁇ was obtained.
  • the optical axis inclination angle ⁇ was 35 °. This result suggests that the liquid crystal molecules are oriented so as to be inclined with respect to the main surface on the air interface side of the liquid crystal layer.
  • the angle (reflection angle) of the reflected light when the light was incident on the manufactured optical element from the front was measured. Specifically, a laser beam having a center wavelength of output at 650 nm is vertically incident on the manufactured optical element from a position 50 cm away in the normal direction, and the reflected light is captured by a screen arranged at a distance of 50 cm. The reflection angle was calculated. The incident light was incident from the surface on which the liquid crystal layer was formed. As a result, the reflection angle was 54 °.
  • the orientation of the optical axis derived from the liquid crystal compound in the liquid crystal layer is at least one direction in the plane by the production method of the present invention without forming an orientation pattern by a method such as a photoalignment method or a rubbing method. It can be seen that it is possible to form a liquid crystal orientation pattern that changes while continuously rotating along the line. Compared with conventional methods such as the photo-alignment method and the rubbing method, this manufacturing method has high manufacturing efficiency, can form an orientation pattern with high accuracy, and takes a long time even when the size is increased. It is clear that can be suppressed. From the above results, the effect of the present invention is clear.
  • Liquid crystal diffraction element (optical element) 12 Support 13 Resin layer 14 Alignment film 14a Alignment film before forming an uneven shape 15, 15b Convex part 16 Cholesteric liquid crystal layer 40 Liquid crystal compound 40A Optic axis 100 Transfer type s Concavo-convex shape period h Convex part height ⁇ 0 Tilt angle of tilted surface ⁇ 1 Tilt angle of light and dark lines ⁇ One cycle of liquid crystal orientation pattern

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Abstract

製造効率が高く、高い精度で、配向パターンを形成でき、大サイズ化した場合でも作製時間が長くなることを抑制でき、液晶化合物を適正に配向することができる、光学素子の製造方法および光学素子を提供する。液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層と、液晶層の液晶化合物を配向させる配向膜と、支持体とを有する光学素子の製造方法であって、支持体上に、支持体の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有する配向膜を形成する配向膜形成工程と、配向膜の上に液晶層を形成する液晶層形成工程とを有する。

Description

光学素子および光学素子の製造方法
　本発明は、光学素子、および、光学素子の製造方法に関する。
　光を回折させる回折素子の一例として、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用いる液晶回折素子が提案されている。
　例えば、特許文献１には、各々が所定方向に沿って延びる複数の螺旋状構造体を備え、所定方向に交差するとともに、光が入射する第１入射面と、所定方向に交差するとともに、第１入射面から入射した光を反射する反射面とを有し、第１入射面は、複数の螺旋状構造体のそれぞれの両端部のうちの一方端部を含み、複数の螺旋状構造体の各々は、所定方向に沿って連なる複数の構造単位を含み、複数の構造単位は、螺旋状に旋回して積み重ねられた複数の要素を含み、複数の構造単位の各々は、第１端部と第２端部とを有し、所定方向に沿って互いに隣接する構造単位のうち、一方の構造単位の第２端部は、他方の構造単位の第１端部を構成し、複数の螺旋状構造体に含まれる複数の第１端部に位置する要素の配向方向は揃っており、反射面は、複数の螺旋状構造体のそれぞれに含まれる少なくとも１つの第１端部を含み、反射面は、第１入射面に対して非平行である反射構造体が記載されている。
　特許文献１に記載される反射構造体（コレステリック液晶層）は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有するものである。特許文献１に記載されるコレステリック液晶層は、このような液晶配向パターンを有することにより、第１入射面に対して、非平行な反射面を有する。
　一般的なコレステリック液晶層は、入射した光を鏡面反射する。
　これに対して、特許文献１に記載される反射構造体は、鏡面反射ではなく、入射した光を、鏡面反射に対して所定の方向に角度を持たせて反射する。例えば、特許文献１に記載されるコレステリック液晶層によれば、法線方向から入射した光を、法線方向に反射するのではなく、法線方向に対して角度を有して反射する。
　また、特許文献２には、基板と、基板上の第１の偏光回折格子層であって、第１の偏光回折格子層の両面間に定められる第１の厚みにわたって第１の捩じれ性に従って捩じられている分子構造を含んでいる、第１の偏光回折格子層と、を備えている偏光回折格子が開示されている。
国際公開第２０１６／１９４９６１号 特表２０１０－５２５３９４号公報
　特許文献１には、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するコレステリック液晶層を作製するために、液晶化合物を所定の配向パターンで配向させるための配向膜を偏光を照射して配向方向を制御する光配向法、配向膜の表面を布等こすることで配向方向を制御するラビング法等の方法で形成することが記載されている。
　しかしながら、所定の配向パターンを光配向法、ラビング法等の方法で配向膜に形成する場合には、微細な領域ごとに、配向方向を変える必要があり、工程が煩雑になり製造効率が悪いという問題があった。また、これらの方法では、微細な領域ごとに異なる配向方向を精度よく形成することが難しいという問題があった。
　また、特許文献２には、比較的小さい角度で照射される直交円偏光レーザからなるコヒーレントビームを用いて、露光またはパターンニングすることが記載されている。
　コヒーレントビーム（干渉光）の干渉状態を周期的に変化させることにより、配向膜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することができる。これにより、配向膜に配向状態が周期的に変化する配向パターンを形成することができる。
　しかしながら、本発明者らの検討によれば、光学素子を大サイズ化する場合、干渉光のビーム径を大きくする必要があるが、ビーム径を大きくすると単位面積当たりの光量が弱くなるため露光時間が長くなり、また、形成した配向膜の配向規制力が十分でなく、配向膜上に形成した液晶層中の液晶化合物が配向しにくいという問題があることがわかった。
　本発明の課題は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、製造効率が高く、高い精度で、配向パターンを形成でき、大サイズ化した場合でも作製時間が長くなることを抑制でき、液晶化合物を適正に配向することができる、光学素子の製造方法および光学素子を提供することにある。
　この課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
　［１］　液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層と、液晶層の液晶化合物を配向させる配向膜と、支持体とを有する光学素子の製造方法であって、
　支持体上に、支持体の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有する配向膜を形成する配向膜形成工程と、
　配向膜の上に液晶層を形成する液晶層形成工程とを有する光学素子の製造方法。
　［２］　配向膜形成工程は、支持体上に配向膜となる配向材料を塗布した後、配向材料に凹凸形状を転写して凹凸形状を有する配向膜を形成する［１］に記載の光学素子の製造方法。
　［３］　配向膜形成工程は、支持体上に凹凸形状を有する樹脂層を形成し、樹脂層の上に配向膜を形成する［１］に記載の光学素子の製造方法。
　［４］　配向膜形成工程で形成される配向膜の凹凸形状の周期は、０．１μｍ～５０μｍである［１］～［３］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
　［５］　配向膜の凹凸形状の凸部の高さは、０．０５μｍ～２０μｍである［１］～［４］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
　［６］　配向膜の凹凸形状の傾斜面の傾斜角度は、３°～８０°である［１］～［５］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
　［７］　液晶層形成工程において、液晶組成物は、液晶化合物とキラル剤とを含み、液晶化合物をコレステリック配向させて、コレステリック液晶層を形成する［１］～［６］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
　［８］　液晶組成物のキラル剤の少なくとも１種は、光照射により螺旋誘起力が変化するキラル剤Ｘ、または、温度変化により螺旋誘起力が変化するキラル剤Ｙからなる群より選ばれるいずれかのキラル剤であり、
　液晶層形成工程は、光照射または加熱によってキラル剤の螺旋誘起力を変化させる工程を含む［７］に記載の光学素子の製造方法。
　［９］　支持体と、
　支持体上に形成される配向膜と、
　配向膜上に形成される、液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層とを有し、
　配向膜の液晶層側の面が、支持体の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有し、
　液晶層中の液晶化合物が、支持体の表面に対して傾斜しており、
　走査型電子顕微鏡によって観察される液晶層の断面において、液晶層に由来する明部および暗部が、液晶層の配向膜とは反対側の主面に対して傾斜している光学素子。
　［１０］　液晶層が、液晶化合物をコレステリック配向してなるコレステリック液晶層である［９］に記載の光学素子。
　［１１］　液晶層の、配向膜とは反対側の主面において、液晶化合物の分子軸の向きが、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［９］または［１０］に記載の光学素子。
　［１２］　液晶層の、配向膜とは反対側の主面の法線方向および法線に対して傾斜した方向からレタデーションを測定した際に、
　遅相軸面内および進相軸面内のいずれかにおいて、レタデーションの値が最小となる方向と、法線方向とのなす角が５°以上である［９］～［１１］のいずれかに記載の光学素子。
　本発明によれば、製造効率が高く、高い精度で、配向パターンを形成でき、大サイズ化した場合でも作製時間が長くなることを抑制でき、液晶化合物を適正に配向することができる、光学素子の製造方法および光学素子を提供することができる。
本発明の光学素子の製造方法の一例の一工程を説明するための模式図である。 本発明の光学素子の製造方法の一例の一工程を説明するための模式図である。 本発明の光学素子の製造方法で用いる転写用型を模式的に表す斜視図である。 本発明の光学素子の製造方法の一例の一工程を説明するための模式図である。 本発明の光学素子の製造方法の一例の一工程を説明するための模式図である。 本発明の光学素子の製造方法の一例の一工程を説明するための模式図である。 本発明の光学素子の製造方法で作製された本発明の光学素子の一例の一部を拡大して模式的に示す拡大断面図である。 本発明の光学素子が有する液晶層の断面ＳＥＭ画像を概念的に示す図である。 本発明の光学素子の製造方法の他の一例の一工程を説明するための模式図である。 本発明の光学素子の製造方法の他の一例の一工程を説明するための模式図である。 本発明の光学素子の製造方法の他の一例の一工程を説明するための模式図である。 本発明の光学素子の製造方法で作製された本発明の光学素子の他の一例の一部を拡大して模式的に示す拡大断面図である。 本発明の光学素子の製造方法で形成する配向膜の他の一例を表す模式図である。 本発明の光学素子が有する液晶層の空気界面側の表面の概略平面図である。
　以下、本発明の光学素子の製造方法、および、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。
　本発明において「～」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。
　本発明において、「（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。
　本発明において、Ｒｅ（λ）は、波長λにおける面内のレタデーションを表す。特に記載がないときは、波長λは、５５０ｎｍとする。
　本発明において、Ｒｅ（λ）は、Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製の偏光位相差解析装置ＡｘｏＳｃａｎにおいて、波長λで測定した値である。ＡｘｏＳｃａｎに平均屈折率（（ｎｘ＋ｎｙ＋ｎｚ）／３）と膜厚（ｄ（μｍ））を入力することにより、
　　　遅相軸方向（°）
　　　Ｒｅ（λ）＝Ｒ０（λ）
が算出される。
　なお、Ｒ０（λ）は、ＡｘｏＳｃａｎで算出される数値として表示されるものであるが、Ｒｅ（λ）を意味している。
　本発明において、屈折率ｎｘ、ｎｙ、および、ｎｚは、アッベ屈折率（ＮＡＲ－４Ｔ、アタゴ社製）を使用し、光源にナトリウムランプ（λ＝５８９ｎｍ）を用いて測定する。また、波長依存性を測定する場合は、多波長アッベ屈折計ＤＲ－Ｍ２（アタゴ社製）にて、干渉フィルタとの組み合わせで測定できる。
　また、ポリマーハンドブック（ＪＯＨＮ ＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮＳ，ＩＮＣ）、および、各種光学フィルムのカタログの値を使用できる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する：セルロースアシレート（１．４８）、シクロオレフィンポリマー（１．５２）、ポリカーボネート（１．５９）、ポリメチルメタクリレート（１．４９）、および、ポリスチレン（１．５９）。
［光学素子の製造方法］
　本発明の光学素子の製造方法は、
　液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層と、液晶層の液晶化合物を配向させる配向膜と、支持体とを有する光学素子の製造方法であって、
　支持体上に、支持体の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有する配向膜を形成する配向膜形成工程と、
　配向膜の上に液晶層を形成する液晶層形成工程とを有する光学素子の製造方法である。
　以下、図１～図６を用いて本発明の光学素子の製造方法の一例を説明する。
　図１～図６に記載の光学素子の製造方法は、支持体の表面に、配向膜となる塗布液を塗布する第１塗布工程、第１塗布工程で塗布した塗膜に凹凸形状を有する転写用型を押圧して凹凸形状を塗膜に転写する転写工程、転写工程の後、凹凸形状を有する配向膜に配向処理を施す配向処理工程、凹凸形状を有する配向膜上に液晶層となる液晶組成物を塗布する第２塗布工程、塗布した液晶組成物を加熱して液晶化合物を配向させる加熱工程、および、加熱工程の後、液晶組成物を硬化して液晶層の配向を固定する硬化工程を有する。
　この製造方法によって、図６に示すような支持体１２、配向膜１４および液晶層１６を有する光学素子１０を作製する。本発明の製造方法によって作製される光学素子１０は、例えば、液晶回折素子として用いられるものである。
　また、本発明において、形成される液晶層は、コレステリック液晶層、または、液晶化合物が厚さ方向に緩やかに回転して配向している液晶層である。以下の説明では液晶層をコレステリック液晶層として説明を行う。
＜第１塗布工程＞
　第１塗布工程は、図１に示すように、支持体１２の表面に配向膜となる塗布液を塗布し、塗布層１４ａを形成する工程である。塗布層１４ａは、凹凸形状を形成する前の配向膜である。
　配向膜となる塗布液の塗布は、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。
　（支持体）
　支持体１２は、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、光学素子１０に要求される可撓性または剛性、光学素子１０に要求される厚差、および、支持体１２の形成材料等に応じて、配向膜１４およびコレステリック液晶層１６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などを基板として含み、この基板の表面に他の層を設けたもの等が例示される。
　（配向膜となる塗布液）
　配向膜１４となる塗布液は、配向膜の形成材料となる有機化合物を含む組成物である。
　配向膜１４に使用する材料としては、ポリイミド、ポリビニルアルコール、特開平９－１５２５０９号公報に記載された重合性基を有するポリマー、特開２００５－９７３７７号公報、特開２００５－９９２２８号公報、および、特開２００５－１２８５０３号公報記載の配向膜１４等の形成に用いられる材料が好ましい。
　また、配向膜１４に使用する材料としては、光配向材料を用いることも好ましい。
　本発明に利用可能な配向膜に用いられる光配向材料としては、例えば、特開２００６－２８５１９７号公報、特開２００７－７６８３９号公報、特開２００７－１３８１３８号公報、特開２００７－９４０７１号公報、特開２００７－１２１７２１号公報、特開２００７－１４０４６５号公報、特開２００７－１５６４３９号公報、特開２００７－１３３１８４号公報、特開２００９－１０９８３１号公報、特許第３８８３８４８号公報および特許第４１５１７４６号公報に記載のアゾ化合物、特開２００２－２２９０３９号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開２００２－２６５５４１号公報および特開２００２－３１７０１３号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミドおよび／またはアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第４２０５１９５号および特許第４２０５１９８号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表２００３－５２０８７８号公報、特表２００４－５２９２２０号公報および特許第４１６２８５０号に記載の光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミドおよび光架橋性ポリエステル、ならびに、特開平９－１１８７１７号公報、特表平１０－５０６４２０号公報、特表２００３－５０５５６１号公報、国際公開第２０１０／１５０７４８号、特開２０１３－１７７５６１号公報および特開２０１４－１２８２３号公報に記載の光二量化可能な化合物、特にシンナメート化合物、カルコン化合物およびクマリン化合物等が、好ましい例として例示される。
　中でも、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミド、光架橋性ポリエステル、シンナメート化合物、および、カルコン化合物は、好適に利用される。
　塗布層１４ａの厚さには制限はなく、後述の転写工程で凹凸形状を適正に転写でき、配向膜１４とし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。
　塗布層１４ａの厚さは、０．０５μｍ～１００μｍが好ましく、０．１μｍ～１０μｍがより好ましい。
＜転写工程＞
　転写工程は、図２に示すように、第１塗布工程で形成した塗布層１４ａに、凹凸形状を有する転写用型１００を押圧して凹凸形状を塗布層１４ａに転写する工程である。
　図３に転写用型１００の模式的な斜視図を示す。図３に示すように、転写用型１００は、一方向に、傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有している。図３に示す例では、転写用型１００は、幅方向に延在する、断面が直角三角形状の凸部１０２が、幅方向と直交する方向に配列されている。これにより、転写用型１００を幅方向と直交する方向の断面で見た際に、転写用型１００の表面は、いわゆるノコギリ歯形状を有している。
　この転写用型１００を塗布層１４ａに押圧することで、塗布層１４ａ（配向膜）に、支持体１２の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を形成（転写）する。
　従って、転写用型１００に形成される凹凸形状は、配向膜に形成する所望の凹凸形状に応じた形状であればよい。配向膜に形成される凹凸形状については後に詳述する。
　さらに、転写用型１００を押圧したまま、塗布層１４ａを加熱等によって硬化させた後、転写用型１００を剥離して（図４参照）、凹凸形状が転写された配向膜１４を形成する。
＜配向処理工程＞
　配向処理工程は、転写工程の後、凹凸形状を有する配向膜に配向処理を施す工程である。第１塗布工程、転写工程および配向処理工程は、本発明における配向膜形成工程に相当する。
　配向処理としては、ラビング処理、および／または光照射を行うことができる。
　ラビング処理は、配向膜１４となるポリマー層の表面を紙または布で一定方向に数回こすることにより形成できる。ラビング処理の方向は特に制限されず、配向膜１４に形成された凹凸形状の周期方向であってもよく、あるいは、周期方向と直交する方向（凸部の幅方向）であってもよく、凹凸形状の周期方向に対して所定の角度の方向であってもよい。
　配向膜の形成材料として、光配向材料を用いる場合には、凹凸形状を有する配向膜１４に偏光または非偏光を照射してもよい。偏光の照射は、配向膜１４に対して、垂直方向または斜め方向から行うことができ、非偏光の照射は、配向膜に対して、斜め方向から行うことができる。また、光照射による配向方向は、特に制限されず、配向膜１４に形成された凹凸形状の周期方向であってもよく、あるいは、周期方向と直交する方向（凸部の幅方向）であってもよく、凹凸形状の周期方向に対して所定の角度の方向であってもよい。
　以上により、配向膜１４上に形成されるコレステリック液晶層１６の、配向膜１４側表面の液晶化合物４０を所定の一方向に配列させる、凹凸形状を有する配向膜１４が形成される。
　なお、配向膜１４上に形成されるコレステリック液晶層１６の、配向膜１４側表面の液晶化合物４０は、上述した配向処理の方向と平行に、あるいは、垂直に配向される。
　配向膜１４の厚さには制限はなく、配向膜１４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１４の厚さは、０．０１～５μｍが好ましく、０．０５～２μｍがより好ましい。
　図５に、転写工程および配向処理工程で作製された凹凸形状を有する配向膜１４を示す。
　図５に示すように、配向膜１４に形成された凸部１５の長さ、すなわち、凹凸形状の周期をｓ、凸部１５の高さをｈ、凸部１５の傾斜面の傾斜角度をθ0、とする。
　配向膜１４の凹凸形状の周期ｓは、０．１μｍ～５０μｍであるのが好ましく、０．２μｍ～１０μｍであるのがより好ましく、０．２５μｍ～５μｍであるのがさらに好ましい。
　また、配向膜の凹凸形状の凸部の高さｈは、０．０５μｍ～２０μｍであるのが好ましく、０．１μｍ～１０μｍであるのがより好ましく、０．１５μｍ～５μｍであるのがさらに好ましい。
　また、配向膜の凹凸形状の傾斜面の傾斜角度θ0は、３°～８０°であるのが好ましく、５°～７０°であるのがより好ましく、１０°～６０°であるのがさらに好ましい。
　配向膜１４の凹凸形状の周期ｓ、凸部の高さｈ、傾斜面の傾斜角度θ0を上記範囲とすることで、配向膜１４上に形成されるコレステリック液晶層１６中の液晶化合物４０が、支持体１２の表面に対して傾斜しており、かつ、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察されるコレステリック液晶層１６の断面（以下、断面ＳＥＭ画像ともいう）において、コレステリック液晶層１６に由来する明部および暗部が、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の主面に対して傾斜しているものとすることができる。
＜第２塗布工程＞
　第２塗布工程は、形成した配向膜１４の上にコレステリック液晶層１６となる液晶組成物を塗布する工程である。
　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。
　液晶組成物の塗膜厚には、制限はなく、形成するコレステリック液晶層１６の膜厚に応じて、適宜、設定すればよい。
　（液晶組成物）
　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１６の形成に用いる材料は、一例として、液晶化合物およびキラル剤を含む液晶組成物が挙げられる。液晶化合物は重合性液晶化合物であるのが好ましい。
　また、コレステリック液晶層の形成に用いる液晶組成物は、さらに界面活性剤等を含んでいてもよい。
　－－重合性液晶化合物－－
　重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよい。
　コレステリック液晶相を形成する棒状の重合性液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、および、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類等が好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
　重合性液晶化合物は、重合性基を液晶化合物に導入することで得られる。重合性基の例には、不飽和重合性基、エポキシ基、およびアジリジニル基が含まれ、不飽和重合性基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基がより好ましい。重合性基は種々の方法で、液晶化合物の分子中に導入できる。重合性液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは１～６個、より好ましくは１～３個である。
　重合性液晶化合物の例は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許第４６８３３２７号明細書、米国特許第５６２２６４８号明細書、米国特許第５７７０１０７号明細書、国際公開第９５／２２５８６号、国際公開第９５／２４４５５号、国際公開第９７／００６００号、国際公開第９８／２３５８０号、国際公開第９８／５２９０５号、特開平１－２７２５５１号公報、特開平６－１６６１６号公報、特開平７－１１０４６９号公報、特開平１１－８００８１号公報、および、特開２００１－３２８９７３号公報等に記載の化合物が含まれる。２種類以上の重合性液晶化合物を併用してもよい。２種類以上の重合性液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。
　また、上記以外の重合性液晶化合物としては、特開昭５７－１６５４８０号公報に開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキサン化合物等を用いることができる。さらに、前述の高分子液晶化合物としては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖および側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平９－１３３８１０号公報に開示されているような液晶性高分子、および、特開平１１－２９３２５２号公報に開示されているような液晶性高分子等を用いることができる。
　－－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。
　また、液晶組成物中の重合性液晶化合物の添加量は、液晶組成物の固形分質量（溶媒を除いた質量）に対して、７５～９９．９質量％であるのが好ましく、８０～９９質量％であるのがより好ましく、８５～９０質量％であるのがさらに好ましい。
　－－界面活性剤－－
　コレステリック液晶層を形成する際に用いる液晶組成物は、界面活性剤を含有してもよい。
　界面活性剤は、安定的にまたは迅速にプレーナー配向のコレステリック液晶相とするために寄与する配向制御剤として機能できる化合物が好ましい。界面活性剤としては、例えば、シリコ－ン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が挙げられ、フッ素系界面活性剤が好ましく例示される。
　界面活性剤の具体例としては、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物、特開２０１２－２０３２３７号公報の段落［００３１］～［００３４］に記載の化合物、特開２００５－９９２４８号公報の段落［００９２］および［００９３］中に例示されている化合物、特開２００２－１２９１６２号公報の段落［００７６］～［００７８］および段落［００８２］～［００８５］中に例示されている化合物、ならびに、特開２００７－２７２１８５号公報の段落［００１８］～［００４３］等に記載のフッ素（メタ）アクリレート系ポリマー、などが挙げられる。
　なお、界面活性剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　フッ素系界面活性剤として、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物が好ましい。
　液晶組成物中における、界面活性剤の添加量は、液晶化合物の全質量に対して０．０１～１０質量％が好ましく、０．０１～５質量％がより好ましく、０．０２～１質量％がさらに好ましい。
　－－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（イソソルビド構造を有するキラル剤）、および、イソマンニド誘導体等を用いることができる。
　また、キラル剤は、光の照射によって、戻り異性化、二量化、ならびに、異性化および二量化等を生じて、螺旋誘起力（ＨＴＰ：Helical Twisting Power）が低下するキラル剤も、好適に利用可能である。
　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、配向後に活性光線などのフォトマスク照射によって、発光波長に対応した所望の反射波長のパターンを形成することができるので好ましい。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２００２－８０４７８号公報、特開２００２－８０８５１号公報、特開２００２－１７９６６８号公報、特開２００２－１７９６６９号公報、特開２００２－１７９６７０号公報、特開２００２－１７９６８１号公報、特開２００２－１７９６８２号公報、特開２００２－３３８５７５号公報、特開２００２－３３８６６８号公報、特開２００３－３１３１８９号公報、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。
・光照射により螺旋誘起力が変化するキラル剤Ｘ
　キラル剤Ｘは、液晶化合物の螺旋を誘起する化合物であり、光照射により螺旋誘起力（ＨＴＰ）が変化するキラル剤であれば特に制限されない。
　また、キラル剤Ｘは、液晶性であっても、非液晶性であってもよい。キラル剤Ｘは、一般に不斉炭素原子を含む。ただし、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物又は面性不斉化合物を、キラル剤Ｘとして用いることもできる。キラル剤Ｘは、重合性基を有していてもよい。
　キラル剤Ｘとしては、いわゆる光反応型キラル剤が挙げられる。光反応型キラル剤とは、キラル部位と光照射によって構造変化する光反応部位を有し、例えば、照射光量に応じて液晶化合物の捩れ力を大きく変化させる化合物である。
　光照射によって構造変化する光反応部位の例としては、フォトクロミック化合物（内田欣吾、入江正浩、化学工業、ｖｏｌ．６４、６４０ｐ，１９９９、内田欣吾、入江正浩、ファインケミカル、ｖｏｌ．２８（９）、１５ｐ，１９９９）等が挙げられる。また、上記構造変化とは、光反応部位への光照射により生ずる、分解、付加反応、異性化、及び２量化反応等を意味し、上記構造変化は不可逆的であってもよい。また、キラル部位としては、例えば、野平博之、化学総説、Ｎｏ．２２液晶の化学、７３ｐ：１９９４に記載の不斉炭素等が相当する。
　上記光反応型キラル剤としては、例えば、特開２００１－１５９７０９号公報の段落００４４～００４７に記載の光反応型キラル剤、特開２００２－１７９６６９号公報の段落００１９～００４３に記載の光学活性化合物、特開２００２－１７９６３３号公報の段落００２０～００４４に記載の光学活性化合物、特開２００２－１７９６７０号公報の段落００１６～００４０に記載の光学活性化合物、特開２００２－１７９６６８号公報の段落００１７～００５０に記載の光学活性化合物、特開２００２－１８００５１号公報の段落００１８～００４４に記載の光学活性化合物、特開２００２－３３８５７５号公報の段落００１６～００５５に記載の光学活性化合物、及び特開２００２－１７９６８２号公報の段落００２０～００４９に記載の光学活性化合物等が挙げられる。
　キラル剤Ｘとしては、なかでも、光異性化部位を少なくとも一つ有する化合物が好ましい。上記光異性化部位としては、可視光の吸収が小さく、光異性化が起こりやすく、且つ、光照射前後の螺旋誘起力差が大きいという点で、シンナモイル部位、カルコン部位、アゾベンゼン部位、スチルベン部位又はクマリン部位が好ましく、シンナモイル部位又はカルコン部位がより好ましい。なお、光異性化部位は、上述した光照射によって構造変化する光反応部位に該当する。
　また、キラル剤Ｘは、光照射前後の螺旋誘起力差が大きいという点で、イソソルビド系光学活性化合物、イソマンニド系光学化合物、又はビナフトール系光学活性化合物が好ましい。つまり、キラル剤Ｘは、上述したキラル部位として、イソソルビド骨格、イソマンニド骨格、又はビナフトール骨格を有していることが好ましい。キラル剤Ｘとしては、なかでも、光照射前後の螺旋誘起力差がより大きいという点で、イソソルビド系光学活性化合物又はビナフトール系光学活性化合物がより好ましく、イソソルビド系光学活性化合物が更に好ましい。
　コレステリック液晶相の螺旋ピッチはキラル剤Ｘの種類及びその添加濃度に大きく依存するため、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。
　キラル剤Ｘは、１種単独で使用しても、複数種を併用してもよい。
・キラル剤ＸＡ
　キラル剤Ｘとは逆方向の螺旋を誘起させるキラル剤（以下、「キラル剤ＸＡ」ともいう。）をキラル剤Ｘと併用する場合、キラル剤ＸＡとしては、液晶化合物の螺旋を誘起する化合物であり、光照射により螺旋誘起力（ＨＴＰ）が変化しないキラル剤が好ましい。
　また、キラル剤ＸＡは、液晶性であっても、非液晶性であってもよい。キラル剤ＸＡは、一般に不斉炭素原子を含む。ただし、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物又は面性不斉化合物を、キラル剤ＸＡとして用いることもできる。キラル剤ＸＡは、重合性基を有していてもよい。
　キラル剤ＸＡとしては、公知のキラル剤を使用できる。
　液晶組成物が、キラル剤Ｘを１種単独で含み、キラル剤Ｘが未光照射処理の状態で所定範囲（例えば、０．０～１．９μｍ-1）を超える螺旋誘起力を有する場合、キラル剤ＸＡは、上述したキラル剤Ｘと逆向きの螺旋を誘起するキラル剤であることが好ましい。つまり、例えば、キラル剤Ｘにより誘起する螺旋が右方向の場合には、キラル剤ＸＡにより誘起する螺旋は左方向となる。
　また、液晶組成物がキラル剤としてキラル剤Ｘを複数種含むときであって、未光照射処理の状態でその加重平均螺旋誘起力が上記所定範囲を超える場合、キラル剤ＸＡは、上記加重平均螺旋誘起力に対して逆方向の螺旋を誘起させるキラル剤であることが好ましい。
・冷却又は加熱により螺旋誘起力が変化するキラル剤Ｙ
　キラル剤Ｙは、液晶化合物の螺旋を誘起する化合物であり、冷却又は加熱により螺旋誘起力が大きくなるキラル剤であれば特に制限されない。また、冷却又は加熱の温度の上限は、通常±１５０℃程度である（言い換えると、±１５０℃以内の冷却又は加熱により螺旋誘起力が大きくなるキラル剤が好ましい）。なかでも、冷却により螺旋誘起力が大きくなるキラル剤が好ましい。
　キラル剤Ｙは、液晶性であっても、非液晶性であってもよい。キラル剤は、公知の種々のキラル剤（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）から選択できる。キラル剤Ｙは、一般に不斉炭素原子を含む。ただし、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物又は面性不斉化合物を、キラル剤Ｙとして用いることもできる。軸性不斉化合物又は面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファン及びこれらの誘導体が含まれる。キラル剤Ｙは、重合性基を有していてもよい。
　キラル剤Ｙは、なかでも、温度変化後の螺旋誘起力差が大きいという点で、イソソルビド系光学活性化合物、イソマンニド系光学活性化合物又はビナフトール系光学活性化合物が好ましく、ビナフトール系光学活性化合物がより好ましい。
・キラル剤ＹＡ
　キラル剤Ｙとは逆方向の螺旋を誘起させるキラル剤（以下、「キラル剤ＹＡ」ともいう。）をキラル剤Ｙと併用する場合、キラル剤ＹＡとしては、液晶化合物の螺旋を誘起する化合物であり、温度変化により螺旋誘起力（ＨＴＰ）が変化しないことが好ましい。
　また、キラル剤ＹＡは、液晶性であっても、非液晶性であってもよい。キラル剤ＸＡは、一般に不斉炭素原子を含む。ただし、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物又は面性不斉化合物を、キラル剤ＹＡとして用いることもできる。キラル剤ＹＡは、重合性基を有していてもよい。
　キラル剤ＹＡとしては、公知のキラル剤を使用できる。
　液晶組成物が、キラル剤Ｙを１種単独で含み、キラル剤Ｙが上記温度Ｔ11において所定範囲（例えば、０．０～１．９μｍ-1）を超える螺旋誘起力を有する場合、キラル剤ＹＡは、上述したキラル剤Ｙと逆向きの螺旋を誘起するキラル剤であることが好ましい。つまり、例えば、キラル剤Ｙにより誘起する螺旋が右方向の場合には、キラル剤ＹＡにより誘起する螺旋は左方向となる。
　また、液晶組成物がキラル剤としてキラル剤Ｙを複数種含むときであって、上記温度Ｔ11において複数種のキラル剤Ｙの加重平均螺旋誘起力が上記所定範囲を超える場合、キラル剤ＹＡは、上記加重平均螺旋誘起力に対して逆方向の螺旋を誘起させるキラル剤であることが好ましい。
　液晶組成物における、キラル剤の含有量は、液晶化合物の含有モル量に対して０．０１～２００モル％が好ましく、１～３０モル％がより好ましい。
　－－重合開始剤－－
　液晶組成物が重合性化合物を含む場合は、重合開始剤を含有しているのが好ましい。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。
　液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して０．１～２０質量％であるのが好ましく、０．５～１２質量％であるのがさらに好ましい。
　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。
　－－架橋剤－－
　液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。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。
　架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート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などが挙げられる。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。
　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、架橋密度向上の効果が得られやすく、コレステリック液晶相の安定性がより向上する。
　－－溶媒－－
　液晶組成物は、コレステリック液晶層１６を形成する際には、液体として用いられるのが好ましい。そのため、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。
－－その他の添加剤－－
　液晶組成物中には、必要に応じて、さらに配向制御剤、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することができる。
（配向制御剤）
　液晶組成物は、配向膜１４上に塗布した際に、空気界面側の液晶化合物４０をコレステリック液晶層１６の表面に対して傾斜した状態に配向させるための添加剤（配向制御剤）を少なくとも一種含有させてもよい。配向制御剤を組成物に含有させることで、光学素子において、コレステリック液晶層１６中の液晶化合物４０を厚さ方向の全域で、コレステリック液晶層１６の表面に対して傾斜した状態とすることができる。
　配向制御剤は、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）とを含む組成物である。
　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）を配向制御剤として配合することにより、形成されるコレステリック液晶層の液晶化合物の傾きを制御することができる。
　これは、詳細には明らかではないが、一定の間隔で配列するフッ素系ポリマー（Ｘ）の間に棒状液晶性化合物が入り込むことにより、重合後のコレステリック液晶層中の液晶化合物の傾き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、形成されるコレステリック液晶層の膜厚ムラを抑制することができたと考えられる。
　配向制御剤は、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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　（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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
（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。
＜加熱工程＞
　加熱工程は、塗布した液晶組成物の層を加熱して液晶化合物を配向させる工程である。
　加熱処理によって、液晶組成物層中の液晶化合物４０を、厚さ方向に螺旋状にねじれ配向されたコレステリック配向状態とし、また、配向膜１４側表面の液晶化合物４０を配向膜１４に施した配向処理の方向に応じて、配向処理の方向と平行な方向に、あるいは、垂直な方向に配向する。
　好ましい加熱条件としては、４０～１５０℃（好ましくは、６０～１００℃）で０．５～５分間（好ましくは、０．５～２分間）にわたって組成物層を加熱することが好ましい。なお、組成物層を加熱する際には、液晶化合物が等方相（Ｉｓｏ）となる温度まで加熱しないことが好ましい。液晶化合物が等方相となる温度以上に組成物層を加熱してしまうと、配向した液晶相の欠陥が増加してしまい、好ましくない。
＜硬化工程＞
　硬化工程は、液晶組成物を硬化してコレステリック液晶層１６の配向を固定する工程である。第２塗布工程、加熱工程および硬化工程は、本発明における液晶層形成工程に相当する。
　硬化処理の方法は特に制限されず、光硬化処理及び熱硬化処理が挙げられる。なかでも、光照射処理が好ましく、紫外線照射処理がより好ましい。液晶化合物が重合性基を有する場合には、硬化処理は、光照射（特に紫外線照射）による重合反応であるのが好ましく、光照射（特に紫外線照射）によるラジカル重合反応であるのがより好ましい。
　紫外線照射には、紫外線ランプ等の光源が利用される。
　紫外線の照射エネルギー量は特に制限されないが、一般的には、１００～８００ｍＪ／ｃｍ2程度が好ましい。なお、紫外線を照射する時間は特に制限されないが、得られる層の充分な強度及び生産性の双方の観点から適宜決定すればよい。
　なお、コレステリック液晶層１６の形成方法としては、上述の方法に限定されるものではなく、公知の形成方法が、各種、利用可能である。特に、上述のコレステリック液晶層の形成方法は、コレステリック液晶層１６を、安定して、好適に形成できるため、好ましく例示される。
　上記のようにして形成されたコレステリック液晶層１６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、硬化によって、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であることが好ましい。
　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４０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。
　以上の工程により、図６に示すような、支持体１２と、支持体１２の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有する配向膜１４と、配向膜１４上に形成されたコレステリック液晶層１６とを有する光学素子１０が作製される。
　図７に、本発明の製造方法で作製された光学素子１０のコレステリック液晶層１６および配向膜１４を拡大して示す。なお、図７において、液晶化合物４０は棒状液晶化合物として説明を行う。
　図７に示すように、配向膜１４側の液晶化合物４０は、配向膜１４に施された配向処理に応じて、一方向に配向されている。図７に示す例では、配向膜１４側の液晶化合物４０は、長軸方向が凹凸形状の周期方向と平行に配向されている。
　また、配向膜１４側の液晶化合物４０は、配向膜１４の凸部１５の傾斜面に平行に配向されている。そのため、コレステリック液晶層１６の表面（配向膜１４とは反対側の主面）に対しては、液晶化合物４０は長軸方向が傾斜している。
　また、図７に示すとおり、１つの傾斜面に、複数の液晶化合物４０が配列される。そのため、コレステリック液晶層１６中の、配向膜１４側の液晶化合物４０は、厚さ方向の位置が異なる液晶化合物４０が、その長軸方向が同じ方向を向いて配列されている。
　さらに、図７に示すように、コレステリック液晶層１６中の液晶化合物４０は、配向膜１４側の液晶化合物４０を起点として、この液晶化合物４０の長軸方向に対して垂直な方向に螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造（コレステリック液晶相）となるように配向されている。その際、配向膜１４側の液晶化合物４０がコレステリック液晶層１６の表面に対して傾斜しているため、コレステリック液晶相の螺旋構造の螺旋軸は、コレステリック液晶層１６の厚さ方向に対して傾斜している。また、配向膜１４側の液晶化合物４０以外の液晶化合物４０もコレステリック液晶層１６の表面に対して傾斜した構成となる。
　また、１つの傾斜面に、複数の液晶化合物４０が配列されており、厚さ方向の位置が異なる配向膜１４側の液晶化合物４０を起点として、液晶化合物４０が、螺旋構造（コレステリック液晶相）に配向される。そのため、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の表面では、液晶化合物４０の長軸方向の向きはそれぞれ異なった向きとなる（図１４）。この点については後に詳述する。
　なお、図７におけるコレステリック液晶層１６中の液晶化合物４０は配向膜１４の凸部１５の傾斜面に平行に配向されている例を示したが、コレステリック液晶層１６中の液晶化合物４０は傾斜面に平行でない角度で配向していてもよく、また、膜厚方向で液晶化合物４０の傾斜角度が変化していてもよい。
　ここで、コレステリック液晶層１６を、ＳＥＭで観察した断面において、コレステリック液晶相に由来して、図８に示すような、明部（明線）と暗部（暗線）との縞模様が観察される。
　コレステリック液晶相の明部および暗部は、螺旋状に旋回する液晶化合物４０における、光学軸（長軸方向）の向きが旋回方向で一致している液晶化合物４０を接続するように形成される。そのため、図８に示すように、コレステリック液晶層１６では、断面ＳＥＭ画像で観察されるコレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の主面に対して傾斜している。
　ここで、コレステリック液晶層において、明部および暗部の面は、光を反射する反射面と平行になる。そのため、本発明の光学素子において、コレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の主面に対して傾斜しているため、コレステリック液晶層１６は、入射した光を主面に対してに傾いた面を反射面として反射する。例えば、コレステリック液晶層１６の主面に垂直な方向から入射した光は、明部および暗部の傾斜方向に傾いた方向に反射される。これにより、本発明の光学素子１０は、入射した光を回折させることができる。
　前述のとおり、光を回折させる液晶回折素子のコレステリック液晶層中の液晶化合物を配向させる配向膜に対して、所定の配向パターンを光配向法、ラビング法等の方法で形成する場合には、微細な領域ごとに、配向方向を変える必要があり、工程が煩雑になり製造効率が悪いという問題があった。また、これらの方法では、微細な領域ごとに異なる配向方向を精度よく形成することが難しいという問題があった。
　また、２つの偏光を干渉させた干渉光の干渉状態を周期的に変化させることにより、配向膜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して、配向膜に配向状態が周期的に変化する配向パターンを形成する方法の場合には、光学素子を大サイズ化する場合、干渉光のビーム径を大きくする必要があるが、ビーム径を大きくすると単位面積当たりの光量が弱くなるため露光時間が長くなり、また、形成した配向膜の配向規制力が十分でなく、配向膜上に形成した液晶層中の液晶化合物が配向しにくいという問題があることがわかった。
　これに対して、本発明の光学素子の製造方法では、支持体の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有する配向膜を形成し、凹凸形状を有する配向膜上にコレステリック液晶層を形成する。上述のとおり、配向膜に、傾斜面を有する周期的な凹凸形状を形成し、凹凸形状を有する配向膜上にコレステリック液晶層を形成することで、凹凸形状（傾斜面）に沿って液晶化合物を配向させて、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の主面に対して傾斜した構成を有するコレステリック液晶層１６を形成することができる。
　本発明の製造方法において、転写によって配向膜に凹凸形状を付与することができるため、作製が容易であり、製造効率が高く、また、大サイズ化した場合でも作製時間が長くなることを抑制できる。また、凹凸形状の１つの傾斜面に複数の液晶化合物が配列されるため、微細な領域ごとに、配向方向を変える必要がなく、微細な配向パターンを形成することなく、液晶化合物を好適に配向させることができる。そのため、コレステリック液晶層中の液晶化合物を高い精度で適正に配向させることができる。
　本発明の製造方法によって形成するコレステリック液晶層１６の膜厚には、制限はなく、コレステリック液晶層１６の選択反射中心波長、コレステリック液晶層１６に要求される反射率（回折効率）等に応じて、適宜、設定すればよい。
　本発明の製造方法によって形成するコレステリック液晶層１６の膜厚は、０．５μｍ以上が好ましく、１．０μｍ以上がより好ましい。本発明の製造方法によって形成するコレステリック液晶層１６の膜厚の上限は、６μｍ程度である。
　ここで、図１～図５に示す例では、配向膜形成工程において、支持体上に配向膜となる配向材料を塗布した後、配向材料に凹凸形状を転写して凹凸形状を有する配向膜を形成する構成としたがこれに限定はされない。
　図９～図１０を用いて、配向膜形成工程の他の例について説明する。
　図９～図１０に示す配向膜形成工程は、支持体上に凹凸形状を有する樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、凹凸形状を有する樹脂層の上に配向膜を形成する成膜工程とを有する。
＜樹脂層形成工程＞
　樹脂層形成工程は、支持体１２の表面に樹脂層となる塗布液を塗布し、塗布液層に凹凸形状を有する転写用型を押圧して、樹脂層を硬化させて、凹凸形状を有する樹脂層１３を形成する工程である（図９参照）。
　樹脂層となる塗布液の塗布は、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。
　また、樹脂層１３に凹凸形状を転写する転写用型は、前述の転写用型１００と同様の形状であればよい。
　また、転写用型を押圧したまま、樹脂層１３を加熱等によって硬化させた後、転写用型を剥離して、凹凸形状が転写された樹脂層１３を形成すればよい。
　樹脂層１３の形成材料としては、凹凸形状を形成できれば、光学素子１０の用途、光学素子１０に要求される光学特性、可撓性または剛性、支持体１２および配向膜１４との密着性等を考慮して適宜選択すればよい。
　具体的には、インプリント、ナノインプリントに用いられる樹脂が好ましく、アクリル系光樹脂やエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等を用いることができる。
＜成膜工程＞
　成膜工程は、図１０に示すように、凹凸形状を有する樹脂層１３の上に配向膜１４を形成する工程である。
　配向膜１４は、公知の各種のものが利用可能である。
　例えば、配向膜１４は、前述のポリマーなどの有機化合物からなるラビング処理膜、および、光配向材料を用いた光配向膜であってもよい。あるいは、配向膜１４として無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、ならびに、ω－トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライドおよびステアリル酸メチルなどの有機化合物のラングミュア・ブロジェット法によるＬＢ（Langmuir-Blodgett：ラングミュア・ブロジェット）膜を累積させた膜、等が例示される。
　配向膜１４は、配向膜の種類に応じて形成すればよい。例えば、配向膜１４がポリマーなどの有機化合物からなるラビング処理膜の場合には、配向膜１４となる塗布液を樹脂層１３上に塗布した後に、配向膜１４となるポリマー層の表面を紙または布で一定方向に数回こすることにより形成できる。ラビング処理の方向は特に制限されず、配向膜１４に形成された凹凸形状の周期方向であってもよく、あるいは、周期方向と直交する方向（凸部の幅方向）であってもよく、凹凸形状の周期方向に対して所定の角度の方向であってもよい。
　また、例えば、配向膜１４が光配向膜の場合には、配向膜１４となる塗布液を樹脂層１３上に塗布した後に、配向膜１４に偏光または非偏光を照射すればよい。偏光の照射は、配向膜１４に対して、垂直方向または斜め方向から行うことができ、非偏光の照射は、配向膜に対して、斜め方向から行うことができる。また、光照射による配向方向は、特に制限されず、配向膜１４に形成された凹凸形状の周期方向であってもよく、あるいは、周期方向と直交する方向（凸部の幅方向）であってもよく、凹凸形状の周期方向に対して所定の角度の方向であってもよい。
　以上のようにして、凹凸形状を有する樹脂層１３の上に配向膜１４を形成することでも図１０に示すような凹凸形状を有する配向膜１４を形成することができる。
　配向膜１４の形成後、凹凸形状を有する配向膜１４の上にコレステリック液晶層１６を形成する。コレステリック液晶層１６の形成方法（液晶層形成工程）は、上述の液晶層形成工程と同様である。
　これにより、図１１に示すような、支持体１２と、支持体１２の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有する樹脂層１３と、支持体１２の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有する配向膜１４と、配向膜１４上に形成されたコレステリック液晶層１６とを有する光学素子が作製される。
　図１２に、図１１に示す光学素子１０のコレステリック液晶層１６、配向膜１４および樹脂層１３を拡大して示す。
　図１２に示すコレステリック液晶層１６は、図７に示したコレステリック液晶層１６と同様の構成となる。
　すなわち、図１２に示すコレステリック液晶層１６において、配向膜１４側の液晶化合物４０は、配向膜１４に施された配向処理に応じて、一方向に配向されている。図１２に示す例では、配向膜１４側の液晶化合物４０は、長軸方向が凹凸形状の周期方向と平行に配向されている。
　また、配向膜１４側の液晶化合物４０は、配向膜１４の傾斜面に平行に配向されている。そのため、コレステリック液晶層１６の表面（配向膜１４とは反対側の主面）に対しては、液晶化合物４０は長軸方向が傾斜している。
　また、図１２に示すとおり、１つの傾斜面に、複数の液晶化合物４０が配列される。そのため、コレステリック液晶層１６中の、配向膜１４側の液晶化合物４０は、厚さ方向の位置が異なる液晶化合物４０が、その長軸方向が同じ方向を向いて配列されている。
　さらに、図１２に示すように、コレステリック液晶層１６中の液晶化合物４０は、配向膜１４側の液晶化合物４０を起点として、この液晶化合物４０の長軸方向に対して垂直な方向に螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造（コレステリック液晶相）となるように配向されている。その際、配向膜１４側の液晶化合物４０がコレステリック液晶層１６の表面に対して傾斜しているため、コレステリック液晶相の螺旋構造の螺旋軸は、コレステリック液晶層１６の厚さ方向に対して傾斜している。また、配向膜１４側の液晶化合物４０以外の液晶化合物４０もコレステリック液晶層１６の表面に対して傾斜した構成となる。
　また、１つの傾斜面に、複数の液晶化合物４０が配列されており、厚さ方向の位置が異なる配向膜１４側の液晶化合物４０をそれぞれ起点として、液晶化合物４０が、螺旋構造（コレステリック液晶相）に配向される。そのため、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の表面では、液晶化合物４０の長軸方向の向きはそれぞれ異なった向きとなる（図１４）。
　従って、コレステリック液晶層１６を、ＳＥＭで観察した断面において、コレステリック液晶相に由来して、図８に示すのと同様の、明部（明線）と暗部（暗線）との縞模様が観察される。
　コレステリック液晶相の明部および暗部は、螺旋状に旋回する液晶化合物４０における、光学軸（長軸方向）の向きが旋回方向で一致している液晶化合物４０を接続するように形成される。そのため、図８に示すように、コレステリック液晶層１６では、断面ＳＥＭ画像で観察されるコレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の主面に対して傾斜している。
　コレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の主面に対して傾斜しているため、コレステリック液晶層１６は、入射した光を主面に対してに傾いた面を反射面として反射する。例えば、コレステリック液晶層１６の主面に垂直な方向から入射した光は、明部および暗部の傾斜方向に傾いた方向に反射される。これにより、光学素子は、入射した光を回折させることができる。
　このように、本発明の製造方法は、凹凸形状を有する樹脂層１３を形成し、樹脂層１３の上に配向膜１４を形成する構成とした場合でも、転写によって配向膜に凹凸形状を付与することができるため、作製が容易であり、製造効率が高く、また、大サイズ化した場合でも作製時間が長くなることを抑制できる。また、凹凸形状の１つの傾斜面に複数の液晶化合物が配列されるため、微細な領域ごとに、配向方向を変える必要がなく、微細な配向パターンを形成することなく、液晶化合物を好適に配向させることができる。そのため、コレステリック液晶層中の液晶化合物を高い精度で適正に配向させることができる。
　なお、図９では支持体上に凹凸形状を有する樹脂層を形成したが、樹脂層が支持体を兼ねていてもよい。また、樹脂層が配向膜の機能を有しており、樹脂層に直接配向処理を行ってもよい。
　ここで、図４に示す例では、凹凸形状の周期方向に平行な断面で見た際に、配向膜１４が有する凹凸形状の凸部の形状を直角三角形の直角の対辺が傾斜面となるように、直角頂が支持体１２側となる形状としたがこれに限定はされず、傾斜面を有し、凹凸形状が周期的に形成されている形状であればよい。
　例えば、図１３に示すように、配向膜１４が有する凹凸形状は、直角三角形の直角頂が支持体１２とは反対側の頂部となる形状であってもよい。また、配向膜１４が有する凹凸形状の凸部は直角三角形でなくてもよい。
　また、図４等に示す例では、配向膜１４が有する凹凸形状の傾斜面は、凹凸形状の周期方向に平行な断面で見た際に、直線状としたがこれに限定はされず、曲線状であってもよい。液晶化合物を好適に配向できる観点から凹凸形状の周期方向に平行な断面で見た際の傾斜面の形状は直線状であるのが好ましい。
　ここで、本発明の製造方法において、液晶組成物はキラル剤として光照射により螺旋誘起力が変化するキラル剤Ｘ、または、温度変化により螺旋誘起力が変化するキラル剤Ｙからなる群より選ばれるいずれかのキラル剤を含み、液晶層形成工程が、光照射または加熱によってキラル剤の螺旋誘起力を変化させる工程を含んでいてもよい。
　光の照射によってＨＴＰが低下するキラル剤を用い、２段階の露光を行うことで、第１露光工程において螺旋１ピッチ（ピッチＰ）を伸長して、第２露光工程で液晶組成物を硬化することで、上部すなわち配向膜１４と離れた領域において、安定して液晶化合物４０を主面に対して傾斜させることが可能である。
　このような２回の露光工程を行うことにより、コレステリック液晶層１６は、ＳＥＭで観察する断面において、明部と暗部との形成周期すなわちピッチＰが、厚さ方向の位置によって異なる領域を有する構成となるように制御することが可能である。
　また、このような２回の露光工程を行うことにより、コレステリック液晶層１６は、明部および暗部の傾斜角度θ1が、厚さ方向の位置によって異なる領域を有する構成となるように制御することが可能である。なお、傾斜角度θ1とは、図８に示すように、明部および暗部がコレステリック液晶層１６の主面に対して成す角度である。
　コレステリック液晶層１６は、厚さ方向の一方向に向かって、傾斜角度θ1が連続的に増大または減少する領域を有してもよい。コレステリック液晶層１６は、配向膜１４側から、配向膜１４と離間する側（空気側界面）に向かって、傾斜角度θ1が連続的に増大または減少する領域を有してもよい。
　露光に用いる光には、制限はないが、紫外線を用いるのが好ましい。照射する紫外線の波長は２５０～４３０ｎｍが好ましい。
　照射エネルギーは、合計で２ｍＪ／ｃｍ2～５０Ｊ／ｃｍ2が好ましく、５～１５００ｍＪ／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露光を実施してもよい。
　なお、本発明の製造方法は、コレステリック液晶層の形成を、１回の液晶組成物の塗布によって行ってもよく、複数回、繰り返す、多重塗布により行ってもよい。
［光学素子］
　本発明の光学素子は、
　支持体と、
　支持体上に形成される配向膜と、
　配向膜上に形成される、液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層とを有し、
　配向膜の液晶層側の面が、支持体の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有し、
　液晶層中の液晶化合物が、支持体の表面に対して傾斜しており、
　走査型電子顕微鏡によって観察される液晶層の断面において、液晶層に由来する明部および暗部が、液晶層の配向膜とは反対側の主面に対して傾斜している光学素子である。
　本発明の光学素子は、上述した本発明の製造方法によって作製される光学素子である。
　前述のとおり、本発明の光学素子１０は、支持体１２と、配向膜１４と、コレステリック液晶層１６とを有する。
＜配向膜＞
　前述のとおり、配向膜１４は、コレステリック液晶層１６側の面が、支持体１２の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有する。
　なお、配向膜１４は、図６に示すように、配向膜１４自体に凹凸形状が付与された構成であってもよいし、図１１に示すように、凹凸形状を有する樹脂層１３の上に形成されることで、配向膜１４の表面が凹凸形状を有する構成であってもよい。
＜コレステリック液晶層＞
　コレステリック液晶層は、液晶化合物４０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４０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４０が、１ピッチ以上、積層された構造を有する。
　螺旋１ピッチとは、言い換えれば、螺旋の巻き数１回分の長さであり、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。
　ここで、前述のとおり、コレステリック液晶層１６は、図７に示すように、配向膜１４側の液晶化合物４０が、配向膜１４に施された配向処理に応じて、一方向に配向される。
　また、配向膜１４側の液晶化合物４０は、配向膜１４の凸部１５の傾斜面に平行に配向される。そのため、コレステリック液晶層１６の表面（配向膜１４とは反対側の主面）に対しては、液晶化合物４０は長軸方向が傾斜する。
　また、図７に示すとおり、１つの傾斜面に、複数の液晶化合物４０が配列される。そのため、コレステリック液晶層１６中の、配向膜１４側の液晶化合物４０は、厚さ方向の位置が異なる液晶化合物４０が、その長軸方向が同じ方向を向いて配列される。
　さらに、図７に示すように、コレステリック液晶層１６中の液晶化合物４０は、配向膜１４側の液晶化合物４０を起点として、この液晶化合物４０の長軸方向に対して垂直な方向に螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造（コレステリック液晶相）となるように配向される。その際、配向膜１４側の液晶化合物４０がコレステリック液晶層１６の表面に対して傾斜しているため、コレステリック液晶相の螺旋構造の螺旋軸は、コレステリック液晶層１６の厚さ方向に対して傾斜する。また、配向膜１４側の液晶化合物４０以外の液晶化合物４０もコレステリック液晶層１６の表面に対して傾斜した構成となる。
　また、１つの傾斜面に、複数の液晶化合物４０が配列されており、厚さ方向の位置が異なる配向膜１４側の液晶化合物４０を起点として、液晶化合物４０が、螺旋構造（コレステリック液晶相）に配向される。そのため、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の表面では、液晶化合物４０の長軸方向の向きはそれぞれ異なった向きとなる。
　図１４に、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の表面側の平面図を概念的に示す。
　なお、平面図とは、図７において、コレステリック液晶層１６（光学素子１０）を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１４では、コレステリック液晶層１６の構成を明確に示すために、液晶化合物４０は配向膜１４とは反対側の表面（空気側表面）の液晶化合物４０のみを示している。
　図１４に示すように、空気側表面において、コレステリック液晶層１６を構成する液晶化合物４０は、矢印Ｘで示す配向膜１４の凹凸形状の周期方向、および、この周期方向（矢印Ｘ方向）と直交する方向（凸部の幅方向）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、図７、図１３では、Ｙ方向は、紙面に直交する方向となる。
　また、コレステリック液晶層１６を形成する液晶化合物４０は、コレステリック液晶層１６の面内において、矢印Ｘ方向に沿って、光学軸４０Ａ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４０の光学軸４０Ａが、矢印Ｘ方向に沿って、反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。
　以下の説明では、『光学軸４０Ａの向きが回転』を単に『光学軸４０Ａが回転』とも言う。
　液晶化合物４０の光学軸４０Ａの向きが矢印Ｘ方向（凹凸形状の周期方向）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４０の光学軸４０Ａ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４０Ａ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４０の光学軸４０Ａ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４０は、矢印Ｘ方向と直交するＹ方向、すなわち、光学軸４０Ａ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４０Ａ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４０は、Ｙ方向では、液晶化合物４０の光学軸４０Ａと矢印Ｘ方向とが成す角度が等しい。
　本発明の光学素子１０においては、このような液晶化合物４０の液晶配向パターンにおいて、面内で光学軸４０Ａ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４０の光学軸４０Ａ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４０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１４に示すように、矢印Ｘ方向と光学軸４０Ａの方向とが一致する２つの液晶化合物４０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。
　本発明の光学素子１０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４０Ａの向きが連続的に回転して変化する一方向に繰り返す。
　また、図１４においては、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の表面における液晶化合物４０の配向パターンについて説明したが、コレステリック液晶層１６の厚さ方向のある位置における断面（すなわち、厚さ方向に垂直な断面）位置での液晶化合物４０の配列は、図１４に示す配列パターンと同様に、矢印Ｘ方向（凹凸形状の周期方向）に連続的に回転しながら変化し、Ｙ方向では、光学軸４０Ａの向きが等しい配向パターンで配列される。
　ここで、コレステリック液晶層１６を、ＳＥＭで観察した断面において、コレステリック液晶相に由来して、図８に示すような、明部（明線）と暗部（暗線）との縞模様が観察される。
　コレステリック液晶相の明部および暗部は、螺旋状に旋回する液晶化合物４０における、光学軸（長軸方向）の向きが旋回方向で一致している液晶化合物４０を接続するように形成される。そのため、図８に示すように、コレステリック液晶層１６では、断面ＳＥＭ画像で観察されるコレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の主面に対して傾斜している。
　本発明の光学素子において、コレステリック液晶層１６は、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、コレステリック液晶層１６の配向膜１４とは反対側の主面に対して傾斜しているため、コレステリック液晶層１６は、入射した光を主面に対して傾いた面を反射面として反射する。例えば、コレステリック液晶層１６の主面に垂直な方向から入射した光は、明部および暗部の傾斜方向に傾いた方向に反射される。これにより、本発明の光学素子１０は、入射した光を回折させることができる。
　また、本発明の光学素子は、コレステリック液晶層１６の液晶化合物４０が、配向膜１４が有する凹凸形状の傾斜面に沿って配向されて、コレステリック液晶層１６の表面に対して傾斜する。そのため、液晶化合物４０の傾斜の向きをコレステリック液晶相の明部および暗部の傾斜の向きに略一致させることができる。その結果、光の反射（回折）に対する液晶化合物の作用が大きくなり、回折効率を向上でき、入射光に対する反射光の光量をより向上できる。
　コレステリック液晶相では、明部と暗部の繰り返し２回分が、螺旋１ピッチに相当する。明部と暗部の繰り返し２回分とは、暗部（明部）３つ、および、明部（暗部）２つ分である。このことから、コレステリック液晶層すなわち反射層の螺旋１ピッチ（ピッチＰ）は、断面ＳＥＭ画像から測定することができる。
　＜＜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１ピッチの長さに依存し、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、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。
　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、光学積層体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。
　上述のように、コレステリック液晶層１６は、選択的な波長帯域において、右円偏光または左円偏光を反射する。
　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、選択的な波長帯域における右円偏光または左円偏光のみを反射し、それ以外の光を透過する。
　ここで、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部がコレステリック液晶層の表面に平行な通常のコレステリック液晶層は、入射した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相に由来する明部および暗部がコレステリック液晶層の表面に対して傾斜している本発明の光学素子が有するコレステリック液晶層１６は、前述のとおり、鏡面反射に対して、矢印Ｘ方向に傾いた方向に入射した円偏光を反射する。
　以下、この点について説明する。
　以下、一例として、コレステリック液晶層１６が右円偏光を反射するものとして説明を行う。
　コレステリック液晶層１６に入射した右円偏光は、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４０の光学軸４０Ａ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４０の光学軸４０Ａ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４０Ａの向きによって、入射した右円偏光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に入射した右円偏光Ｒには、それぞれの光学軸４０Ａの向きに対応して、矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相が与えられる。
　また、液晶化合物４０の光学軸４０Ａ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４０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、右円偏光に対して、ＸＹ面に対して矢印Ｘ方向に上昇するように傾いた等位相面が形成される。等位相面は、螺旋状に旋回する液晶化合物４０における光学軸４０Ａの向きが旋回方向で一致している液晶化合物４０を接続するように形成される。
　コレステリック液晶相では、ＳＥＭで観察する断面において、コレステリック液晶相に由来して、明部と暗部との縞模様が観察される。
　周知のように、コレステリック液晶相の明部および暗部は、螺旋状に旋回する液晶化合物４０における、光学軸４０Ａの向きが旋回方向で一致している液晶化合物４０を接続するように形成される。すなわち、明部および暗部は、上述した等位相面と一致する。
　ここで、通常のコレステリック液晶層の明部および暗部は、主面すなわち形成面である配向面と平行になる。
　これに対して、コレステリック液晶層１６は、面内において、矢印Ｘ方向に沿って光学軸４０Ａが連続的に回転する液晶配向パターンを有し、コレステリック液晶層１６の明部および暗部は、図８に概念的に示すように、螺旋状の旋回における光学軸４０Ａの向きが一致する液晶化合物４０の配列に応じて、主面に対して矢印Ｘ方向に向かって上昇するように傾斜する。
　そのため、液晶層側から入射した右円偏光は、ＸＹ面（コレステリック液晶層の主面）に対して矢印Ｘ方向とは反対方向に傾いた方向、すなわち、配向膜１４が有する凹凸形状の傾斜面の傾斜方向に反射される。
　なお、コレステリック液晶層１６の明部および暗部の傾斜角度θ1（図８参照）は、配向膜１４が有する凹凸形状の傾斜面の傾斜角度θ0と略一致する。従って、コレステリック液晶層１６の明部および暗部の傾斜角度θ1は、配向膜１４が有する凹凸形状の傾斜面の傾斜角度θ0を設定することで調整することができる。
　なお、コレステリック液晶層１６の明部および暗部の傾斜角度θ1と、配向膜１４が有する凹凸形状の傾斜面の傾斜角度θ0とは異なっていてもよい。
　ここで、本発明の光学素子において、コレステリック液晶層１６は、法線方向および法線に対して傾斜した方向から面内レタデーションＲｅを測定した際に、遅相軸面内および進相軸面内のいずれかにおいて、面内レタデーションＲｅが最小となる方向が法線と成す測定角の絶対値が、５°以上であるのが好ましい。言い換えると、コレステリック液晶層の液晶化合物が主面に対して傾斜し、かつ、傾斜方向がコレステリック液晶相の明部および暗部に略一致していることが好ましい。なお、法線方向とは、主面に対して直交する方向である。
　コレステリック液晶層がこのような構成を有することにより、コレステリック液晶相の明部および暗部が主面に対して傾斜し、かつ、液晶化合物が主面に平行であるコレステリック液晶層に比して、高い回折効率で円偏光を回折できる。
　コレステリック液晶層の液晶化合物が主面に対して傾斜し、かつ、傾斜方向がコレステリック液晶相の明部および暗部に略一致している構成では、反射面に相当する明部および暗部と、液晶化合物の光学軸とが一致している。そのため、光の反射（回折）に対する液晶化合物の作用が大きくなり、回折効率を向上できる。その結果、入射光に対する反射光の光量をより向上できる。
　コレステリック液晶層の進相軸面または遅相軸面において、コレステリック液晶層の光学軸傾斜角の絶対値は５°以上であるが、１５°以上が好ましく、２０°以上がより好ましい。
　光学軸傾斜角の絶対値を１５°以上とすることにより、より好適に、液晶化合物の方向を明部および暗部に一致させ、回折効率を向上できる点で好ましい。
　上述した光学素子１０は、コレステリック液晶層１６を１層のみ有するものであるが、本発明は、これに制限はされない。すなわち、コレステリック液晶層を用いる液晶回折素子は、２層以上のコレステリック液晶層を有してもよい。
　例えば、液晶回折素子として用いる光学素子は、赤色光を選択的に反射するコレステリック液晶層および緑色光を選択的に反射するコレステリック液晶層を有する、２層のコレステリック液晶層を有するものでもよく、赤色光を選択的に反射するコレステリック液晶層、緑色光を選択的に反射するコレステリック液晶層、および、青色光を選択的に反射するコレステリック液晶層を有する、３層のコレステリック液晶層を有するものでもよい。
　液晶回折素子が、複数層のコレステリック液晶層を有する場合には、全てのコレステリック液晶層が本発明の光学素子が有するコレステリック液晶層１６であるのが好ましいが、本発明の光学素子が有するコレステリック液晶層１６以外のコレステリック液晶層を含むものでもよい。
　本発明の光学素子は、光学装置における光路変更部材、光集光素子、所定方向への光拡散素子、および、回折素子等、鏡面反射ではない角度で光を反射する、各種の用途に利用可能である。
　また、上述の例では、液晶層をコレステリック液晶層としたがこれに限定はされず、液晶化合物がコレステリック配向されておらず、厚さ方向に緩やかにねじれ配向された構成であってもよい。
　このような構成の場合には、液晶層中の液晶化合物が配向膜の傾斜面に沿って、支持体の表面に対して傾斜し、また、緩やかなねじれ配向に由来して、断面ＳＥＭ画像において明部および暗部が観察され、明部および暗部が、液晶層の配向膜とは反対側の主面に対して傾斜している構成となる。
　このような構成の場合も、液晶層１６の配向膜１４とは反対側の表面では、液晶化合物４０の長軸方向の向きは、矢印Ｘ方向（凹凸形状の周期方向）に連続的に回転しながら変化し、Ｙ方向では、光学軸４０Ａの向きが等しい配向パターンで配列される。同様に、液晶層１６の厚さ方向のある位置における断面（すなわち、厚さ方向に垂直な断面）位置での液晶化合物４０の配列は、図１４に示す配列パターンと同様に、矢印Ｘ方向（凹凸形状の周期方向）に連続的に回転しながら変化し、Ｙ方向では、光学軸４０Ａの向きが等しい配向パターンで配列される。
　このような液晶層に光が入射すると、光は、回折され、かつ、円偏光の方向が変換されて透過する。
　この作用を以下説明する。なお、液晶層は、液晶化合物の屈折率差と液晶層の厚さとの積の値がλ／２であるとする。
　液晶層の液晶化合物の屈折率差と液晶層の厚さとの積の値がλ／２の場合に、液晶層に例えば左円偏光である入射光が入射すると、入射光は、液晶層を通過することにより１８０°の位相差が与えられて、透過光は、右円偏光に変換される。
　また、入射光は、液晶層を通過する際に、それぞれの液晶化合物の光学軸の向きに応じて絶対位相が変化する。このとき、光学軸の向きは、矢印Ｘ方向に沿って回転しながら変化しているため、光学軸の向きに応じて、入射光の絶対位相の変化量が異なる。さらに、液晶層に形成された配向パターンは、矢印Ｘ方向に周期的なパターンであるため、液晶層を通過した入射光には、それぞれの光学軸の向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相が与えられる。これにより、矢印Ｘ方向に対して傾いた等位相面が形成される。
　そのため、透過光は、等位相面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、右円偏光の透過光に変換される。
　なお、入射光が右円偏光である場合は、左円偏光の場合とは逆方向に回折され、左円偏光の透過光に変換される。
　以上、本発明の光学素子および光学素子の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、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。
　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。
　［実施例１］
＜樹脂層の作製＞
　トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（富士フイルム社製、フジタック)を支持体として、樹脂膜となる光硬化性樹脂（東洋合成、ＰＡＫ－０２）を塗布した。周期０．８μｍ、傾斜面の傾斜角度３６°の凹凸構造が周期的に形成された転写用型を離型処理し、スタンパとして用いて、塗布した光硬化性樹脂の層（塗布層）に押圧した。これにより、塗布層にスタンパの凹凸構造を転写した。次に、スタンパを押圧したまま、波長３６５ｎｍの紫外線を照度２０ｍＷ／ｃｍ2で６０秒、塗布層に照射して塗布層を硬化させた。その後、スタンパをゆっくりと剥離して、ＴＡＣフィルム上に、凹凸構造が賦形された樹脂層を得た。
＜配向膜の作製＞
　上記で作製した樹脂層上に下記の光配向膜形成用塗布液をスピンコートで塗布した。この光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、光配向膜を形成した。
　　配向膜形成用塗布液
――――――――――――――――――――――――――――――――――
　下記光配向用素材　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．００質量部
　水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１６．００質量部
　ブトキシエタノール　　　　　　　　　　　　　　　　４２．００質量部
　プロピレングリコールモノメチルエーテル　　　　　　４２．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
　　光配向用素材
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
（配向膜の露光）
　光配向膜を形成して得られた配向膜に偏光紫外線を照射（２０ｍＪ／ｃｍ2、超高圧水銀ランプ使用）することで、配向膜の露光を行った。
　以上のようにして得られた配向層を、表面ＳＥＭ(日立製作所　Ｓ－４８００)で観察し、上記スタンパの凹凸構造が転写されていることを確認した。すなわち、周期０．８μｍ、傾斜面の傾斜角度３６°の凹凸形状を有する配向膜を得た。
＜液晶組成物の調製＞
＜＜キラル剤＞＞
（化合物ＣＤ－１の合成）
　以下の合成手順に従い、一般的な手法にて化合物ＣＤ－１を合成した。
　なお、化合物ＣＤ－１は、螺旋方向は左であり、温度変化又は光照射により螺旋誘起力が変化しないキラル剤である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
（化合物ＣＤ－２の合成）
　特開２００２－３３８５７５号公報に準じて、下記化合物ＣＤ－２を合成して使用した。
　なお、化合物ＣＤ－２は、螺旋方向は右であり、光照射により螺旋誘起力が変化するキラル剤である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
＜＜界面活性剤Ｓ－１＞＞
　界面活性剤としては、下記界面活性剤Ｓ－１を使用した。
　界面活性剤Ｓ－１は、特許第５７７４５１８号に記載された化合物であり、下記構造を有する。
　　界面活性剤Ｓ－１
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 
　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
化合物Ｓ－１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．１質量部
化合物ＣＤ－１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５．５質量部
化合物ＣＤ－２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５．５質量部
開始剤Ｉｒｇ－９０７（ＢＡＳＦ製）　　　　　　　　　　２．０質量部
溶剤（ＭＥＫ（メチルエチルケトン）／
                            シクロヘキサノン＝９０／１０（質量比））
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　溶質濃度が３０質量％となる量
―――――――――――――――――――――――――――――――――
　　液晶化合物Ｌ－１
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
＜＜液晶層の作製＞＞
　配向膜上に上記の組成物Ａ－１を塗布して、塗膜をホットプレート上で９０℃で１分間加熱した。続いて、加熱後の塗膜に対して、３０℃にて光源（ＵＶＰ社製、２ＵＶ・トランスイルミネーター）より波長３６５ｎｍの光（紫外線）を２ｍＷ／ｃｍ2の照射強度で６０秒間照射した。続いて、３０℃、窒素雰囲気下で５００ｍＪ/ｃｍ2の照射量でＵＶ（紫外線）を照射して液晶化合物の重合反応を実施することにより、液晶の配向状態が固定化された液晶層を得た。
　作製した液晶層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope））で観察したところ、液晶相に由来する明部及び暗部の配列方向が、液晶層の空気界面側の主面（空気界面側の表面）に対して一方向に傾斜していることを確認した。
　Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製の「Ａｘｏｓｃａｎ」を用いて、配向層の周期方向と平行な面内において測定光の入射角度を変更して、レタデーションＲｅを測定した。測定波長は７５０ｎｍとした。また、測定光の入射角度は７０°～７０°の範囲とした。液晶層の平均屈折率を１．５として、レタデーションが最小となる方向が法線（液晶層の空気界面側主面における法線）と成す角度である測定角θ２から、『ｓｉｎθ２＝ｎ・ｓｉｎφ』によって光学軸傾斜角φの絶対値を求めた。その結果、光学軸傾斜角φは３５°であった。この結果は、液晶分子が、液晶層の空気界面側主面に対し傾斜した配向状態をとっていることを示唆している。
［反射角度の評価］
　作製した光学素子に正面（法線に対する角度０°の方向）から光を入射した際における反射光の、入射光に対する角度（反射角度）を測定した。
　具体的には、６５０ｎｍに出力の中心波長を持つレーザー光を、作製した光学素子に、法線方向に５０ｃｍ離れた位置から垂直入射させ、反射光を５０ｃｍの距離に配置したスクリーンで捉えて、反射角度を算出した。なお、入射光は液晶層を形成した面から入射した。その結果、反射角度は５４°であった。
　以上の結果から、本発明の製造方法によって、光配向法、および、ラビング法等の方法で配向パターンを形成することなく、液晶層に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形成することができることがわかる。この製造方法は、光配向法、および、ラビング法等の従来の方法と比較して、製造効率が高く、高い精度で、配向パターンを形成でき、大サイズ化した場合でも作製時間が長くなることを抑制できることは明らかである。
　以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
　ＡＲグラスの導光板に光を入射および出射させる回折素子など、光学装置において光を反射する各種の用途に好適に利用可能である。
　１０　液晶回折素子（光学素子）
　１２　支持体
　１３　樹脂層
　１４　配向膜
　１４ａ　凹凸形状を形成する前の配向膜
　１５、１５ｂ　凸部
　１６　コレステリック液晶層
　４０　液晶化合物
　４０Ａ　光学軸
　１００　転写用型
　ｓ　凹凸形状の周期
　ｈ　凸部の高さ
　θ0　傾斜面の傾斜角度
　θ1　明暗線の傾斜角度
　Λ　液晶配向パターンの１周期

Claims (12)

  1. 　液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層と、前記液晶層の前記液晶化合物を配向させる配向膜と、支持体とを有する光学素子の製造方法であって、
    　前記支持体上に、前記支持体の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有する前記配向膜を形成する配向膜形成工程と、
    　前記配向膜の上に前記液晶層を形成する液晶層形成工程とを有する光学素子の製造方法。
  2. 　前記配向膜形成工程は、前記支持体上に配向膜となる配向材料を塗布した後、配向材料に前記凹凸形状を転写して前記凹凸形状を有する前記配向膜を形成する請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  3. 　前記配向膜形成工程は、前記支持体上に前記凹凸形状を有する樹脂層を形成し、前記樹脂層の上に前記配向膜を形成する請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  4. 　前記配向膜形成工程で形成される前記配向膜の前記凹凸形状の周期は、０．１μｍ～５０μｍである請求項１～３のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  5. 　前記配向膜の前記凹凸形状の凸部の高さは、０．０５μｍ～２０μｍである請求項１～４のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  6. 　前記配向膜の前記凹凸形状の傾斜面の傾斜角度は、３°～８０°である請求項１～５のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  7. 　前記液晶層形成工程において、前記液晶組成物は、前記液晶化合物とキラル剤とを含み、前記液晶化合物をコレステリック配向させて、コレステリック液晶層を形成する請求項１～６のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  8. 　前記液晶組成物の前記キラル剤の少なくとも１種は、光照射により螺旋誘起力が変化するキラル剤Ｘ、または、温度変化により螺旋誘起力が変化するキラル剤Ｙからなる群より選ばれるいずれかのキラル剤であり、
    　前記液晶層形成工程は、光照射または加熱によって前記キラル剤の螺旋誘起力を変化させる工程を含む請求項７に記載の光学素子の製造方法。
  9. 　支持体と、
    　前記支持体上に形成される配向膜と、
    　前記配向膜上に形成される、液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層とを有し、
    　前記配向膜の前記液晶層側の面が、前記支持体の表面に対して傾斜している傾斜面を有する周期的な凹凸形状を有し、
    　前記液晶層中の前記液晶化合物が、前記支持体の表面に対して傾斜しており、
    　走査型電子顕微鏡によって観察される前記液晶層の断面において、前記液晶層に由来する明部および暗部が、前記液晶層の前記配向膜とは反対側の主面に対して傾斜している光学素子。
  10. 　前記液晶層が、前記液晶化合物をコレステリック配向してなるコレステリック液晶層である請求項９に記載の光学素子。
  11. 　前記液晶層の、前記配向膜とは反対側の主面において、前記液晶化合物の分子軸の向きが、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請求項９または１０に記載の光学素子。
  12. 　前記液晶層の、前記配向膜とは反対側の主面の法線方向および法線に対して傾斜した方向からレタデーションを測定した際に、
    　遅相軸面内および進相軸面内のいずれかにおいて、レタデーションの値が最小となる方向と、法線方向とのなす角が５°以上である請求項９～１１のいずれか一項に記載の光学素子。
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