JPWO2020022504A1 - 光学素子の製造方法および光学素子 - Google Patents

Abstract

面内ムラの少ない光学異方性層を作製することができる光学素子の製造方法、ならびに、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光学異方性層と、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、支持体の一方の表面に配向膜を形成する配向膜形成工程と、配向膜上に光学異方性層を形成する光学異方性層形成工程とを有し、配向膜は、光配向材料を含有し、配向膜形成工程において、配向膜の面内の異なる位置に偏光方向の異なる光を露光する露光工程を有し、支持体は、露光工程において偏光した光を照射することによって配向膜に光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する。

Description

本発明は、光を屈折させる光学素子の製造方法、および、光学素子に関する。

多くの光学デバイスあるいはシステムにおいて、光の回折が利用されており、液晶を用いた回折素子が知られている。異方性を有する液晶分子は、規則的に配列することで光学的性質の異方性を示す。このような液晶分子を配列した液晶層（光学異方性層）は、液晶の配列パターンを調整することで回折素子として利用することができる。

例えば、特許文献１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。

また、この偏光回折格子層の作製方法として、特許文献１には、液晶分子を配向させるための配向層に、直交円偏光レーザからなる干渉光を用いて、露光またはパターンニングして、偏光干渉パターンを生じさせることで、この配向層の上に塗布された液晶組成物を、配向層に形成されたパターンに応じて配列することが開示されている。

また、液晶を用いた回折素子の作製方法として、特許文献２には、配向材料を干渉パターンに曝して配向材料内で化学反応を起こさせるステップと、配向材料に液晶をさらして液晶を干渉パターンに基づいて配向材料に対して整列させるステップとを含む方法が開示されている。

特表２０１０−５２５３９４号公報 米国特許７１９６７５８号

本発明者らの検討によれば、配向膜に干渉光を照射して配向膜に配向パターンを形成し、配向膜の上に液晶層を形成すると液晶層の面内にムラが発生するという問題が生じることがわかった。
この原因として本発明者らは、配向膜に干渉光を照射した際に、支持体の、配向膜が形成された面とは反対側の面で干渉光が反射して再度、配向膜に照射されるため、配向膜に形成されるパターンにムラが生じて、この配向膜の上に形成される液晶層にもムラは発生したものと推定した。

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、面内ムラの少ない光学異方性層を作製することができる光学素子の製造方法、ならびに、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、本発明の光学素子は、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光学異方性層と、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、
支持体の一方の表面に配向膜を形成する配向膜形成工程と、
配向膜上に光学異方性層を形成する光学異方性層形成工程とを有し、
配向膜は、光配向材料を含有し、
配向膜形成工程において、配向膜面内の異なる位置に偏光方向の異なる光を露光する露光工程を有し、
支持体は、露光工程において偏光した光を照射することによって配向膜に光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する光学素子の製造方法。
［２］ 露光工程は、配向膜に２つ以上の偏光したビームを干渉させて露光する［１］に記載の光学素子の製造方法。
［３］ 露光工程は、偏光回折光学素子に光を入射させ、偏光回折光学素子によって偏光変換された光を、配向膜に露光する［１］に記載の光学素子の製造方法。
［４］ 露光工程は、集光した偏光ビームの偏光方向を任意に変えて、配向膜面内の異なる位置を露光する［１］に記載の光学素子の製造方法。
［５］ 配向膜を露光する光がレーザー光である［１］〜［４］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［６］ ２つ以上の偏光したビームがレーザー光である［２］に記載の光学素子の製造方法。
［７］ ２つ以上の偏光したビームの少なくとも２つのビームの波長が等しい［２］または［６］に記載の光学素子の製造方法。
［８］ ２つ以上の偏光したビームの少なくとも２つのビームの光強度が等しい［２］、［６］および［７］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［９］ ２つ以上の偏光したビームの少なくとも２つのビームが異なる偏光である［２］、［６］〜［８］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［１０］ ２つ以上の偏光したビームが直交する偏光を含む［２］、［６］〜［９］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［１１］ ２つ以上の偏光したビームが左円偏光と右円偏光とを含む［２］、［６］〜［１０］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［１２］ 露光工程において２つ以上の偏光したビームを干渉させた干渉光の偏光状態が周期パターンを有する［２］、［６］〜［１１］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［１３］ 配向膜は、光化学反応により、２つ以上の偏光したビームを干渉させた干渉光の偏光状態の周期パターンに応じて異方性を発現させる［１２］に記載の光学素子の製造方法。
［１４］ 光学異方性層は、配向膜の異方性の周期パターンに応じた、液晶配向パターンを有する［１３］に記載の光学素子の製造方法。
［１５］ 偏光回折光学素子が配向膜を露光する光の波長λｅに対し、λｅ／２の位相差を有する［３］に記載の光学素子の製造方法。
［１６］ 偏光回折光学素子に入射する光が直線偏光である、［３］または［１５］に記載の光学素子の製造方法。
［１７］ 集光した偏光ビームが直線偏光である、［４］に記載の光学素子の製造方法。
［１８］ 露光工程において露光された配向膜は、液晶化合物を、液晶化合物由来の光学軸の向きが配向膜を露光した光の偏光方向に応じた配向パターンとなるように配向させる［１］〜［１７］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［１９］ 露光工程において露光された配向膜は、液晶化合物を、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配向パターンとなるように配向させる［１］〜［１８］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［２０］ 配向膜の光吸収帯域の少なくとも一部の波長が２００ｎｍ〜５００ｎｍである［１］〜［１９］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［２１］ 光学異方性層形成工程の後に支持体を剥離する剥離工程を有する［１］〜［２０］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［２２］ 支持体は、配向膜の光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域の光を吸収する光吸収層を有し、
光学異方性層形成工程の後に支持体と光吸収層を共に剥離する剥離工程を有する［１］〜［２１］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［２３］ ［１］〜［２２］のいずれかに記載の光学素子の製造方法によって作製された光学素子であって、
液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層と配向層と支持体とをこの順に有し、
光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
配向層は、光配向材料を含有し、
支持体は、配向膜の光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する光学素子。
［２４］ 光学異方性層は、入射した光を回折して透過する機能を有する［２３］に記載の光学素子。
［２５］ 光学異方性層は、厚み方向において液晶化合物の配向がねじれ性を持つ領域を有する［２３］または［２４］に記載の光学素子。
［２６］ 光学異方性層は、コレステリック配向を有する［２３］に記載の光学素子。
［２７］ 光学異方性層は、入射した光を回折して反射する機能を有する［２６］に記載の光学素子。

本発明の光学素子の製造方法および光学素子は、面内ムラの少ない光学異方性層を作製することができる。

本発明の製造方法で作製される本発明の光学素子の一例を概念的に示す図である。 図１に示す光学素子の光学異方性層の平面図である。 本発明の製造方法で作製される本発明の光学素子の他の一例を概念的に示す図である。 本発明の製造方法において配向膜を露光する露光装置の一例を概念的に示す図である。 従来の製造方法の問題点を説明するための概念図である。 図１に示す光学素子の光学異方性層の作用を示す概念図である。 図１に示す光学素子の光学異方性層の作用を示す概念図である。 本発明の光学素子の光学異方性層の別の例の平面図である。 図８に示す光学異方性層を形成する配向膜を露光する露光装置の一例を概念的に示す図である。 本発明の製造方法で作製される本発明の光学素子の別の例を概念的に示す図である。 図１０に示す光学素子の作用を示す概念図である。 本発明の光学素子の一例を用いるＡＲグラスの一例を概念的に示す図である。 本発明の光学素子の他の一例を用いるＡＲグラスの一例を概念的に示す図である。

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。

本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、「（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。
本明細書において、「同一」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」および「全面」などというとき、１００％である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば９９％以上、９５％以上、または９０％以上である場合を含むものとする。

本明細書において、可視光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の光であり、３８０〜７８０ｎｍの波長域の光を示す。非可視光は、３８０ｎｍ未満の波長域および７８０ｎｍを超える波長域の光である。
またこれに限定されるものではないが、可視光のうち、４２０〜４９０ｎｍの波長域の光は青色光であり、４９５〜５７０ｎｍの波長域の光は緑色光であり、６２０〜７５０ｎｍの波長域の光は赤色光である。

本明細書において、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。
本明細書において、Ｒｅ（λ）は、ＡｘｏＳｃａｎ（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製）において、波長λで測定した値である。ＡｘｏＳｃａｎにて平均屈折率（（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。

［光学素子の製造方法］
本発明の光学素子の製造方法（以下、本発明の製造方法ともいう）は、
液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された光学異方性層と、液晶組成物を配向する配向膜と、支持体とを有する光学素子の製造方法であって、
支持体の一方の表面に配向膜を形成する配向膜形成工程と、
配向膜上に光学異方性層を形成する光学異方性層形成工程とを有し、
配向膜は、光配向材料を含有し、
配向膜形成工程において、配向膜に２つ以上の偏光したビームを干渉させて露光する露光工程を有し、
支持体は、露光工程において配向膜の光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する光学素子の製造方法である。

また、本発明の製造方法によって作製される光学素子は、
液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層と配向層と支持体とをこの順に有し、
光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
配向層は、光配向材料を含有し、
支持体は、配向膜の光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する光学素子である。

まず、本発明の光学素子の製造方法について、一例を用いて説明する。
光学素子の製造方法の一例は、
配向膜の光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する支持体を準備する工程と、
準備した支持体の一方の表面に、光配向材料を含有する配向膜を塗布する塗布工程、および、形成した塗膜に２つ以上の偏光したビームを干渉させて露光する露光工程を有する配向膜形成工程と、
配向膜上に光学異方性層を形成する光学異方性層形成工程とを有する。

本発明の製造方法は、図１および図２に示すような光学素子１０を作製する。図１および図２に示す光学素子１０は、支持体２０、配向膜２４および光学異方性層２６をこの順に有するものである。光学異方性層２６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。
光学素子１０については後に詳述する。

＜＜支持体＞＞
本発明の製造方法で用いられる支持体２０は、配向膜２４、および、光学異方性層２６を支持するフィルム状物（シート状物、板状物）である。
ここで、本発明においては、支持体２０は、後述する配向膜の光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有するものである。すなわち、支持体２０は、配向膜の光化学反応が生じる波長域と重複する波長域の光を吸収する機能を有する。

支持体２０の材料としては、光学素子で支持体の材料として用いられる各種の樹脂を用いることができる。ここで、支持体２０が所定の波長域の光を吸収する構成とするために、支持体となる樹脂中に光吸収材料を含有させる構成としてもよい。あるいは、所定の波長域の光を吸収する樹脂材料を支持体の材料として用いてもよい。あるいは、図３に示す例のように、支持体２０を主支持体３６と、所定の波長域の光を吸収する光吸収層３８とを有する構成としてもよい。

支持体２０の材料としては、透明性が高いものが好ましく、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリル系樹脂、セルローストリアセテート等のセルロース系樹脂、シクロオレフィンポリマー系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、および、ポリ塩化ビニル等を挙げることができる。支持体２０の材料は樹脂に限らず、ガラスを用いてもよい。

光吸収材料としては限定はなく、吸収する波長域に応じで、公知の光吸収材料を用いることができる。例えば、吸収する光が紫外線の場合には、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、等の公知の紫外線吸収剤を用いることができる。また、吸収する光が３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の場合には、特開２００６−１８４８７４号公報に記載の化合物、特開平６−１４８４３０号公報に記載の化合物等の公知の光吸収剤を用いることができる。

光吸収材料の種類および濃度は、分散させる樹脂への分散性、溶解性、吸収波長、吸収係数、支持体の厚さ等に応じて適宜選択すればよい。

支持体２０を主支持体３６と光吸収層３８とで構成する場合には、主支持体３６の材料は上記支持体２０の材料と同様の材料を用いることができる。
また、光吸収層３８としては、上述した所定の光を吸収する樹脂材料からなる層としてもよいし、上述した光吸収材料を含有する樹脂層としてもよい。

支持体２０の厚さには、制限はなく、光学素子１０の用途および支持体２０の形成材料等に応じて、配向膜および光学異方性層を保持できる厚さを、適宜、設定すればよい。
支持体２０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。

本発明の光学素子１０においては、支持体２０を剥離し、光学異方性層を他の基材に転写する形態も好ましく用いられる。例えば、曲面形状を有する基材に、支持体２０を剥離し、光学異方性層を転写して用いることができる。支持体２０を剥離し、薄層である光学異方性層を使用することにより、様々な形状の光学素子、アプリケーションに適用できるなど、応用範囲が広がる点で好ましい。

＜＜配向膜形成工程＞＞
配向膜形成工程は、支持体２０に配向膜２４となる組成物を塗布する塗布工程と、支持体上に形成した配向膜（塗膜）に２つ以上の偏光したビームを干渉させて露光する露光工程とを有する。
配向膜２４は、光学異方性層２６を形成する際に、液晶化合物３０を所定の液晶配向パターンに配向するための層である。

後に詳述するが、本発明の光学素子１０において、光学異方性層２６は、液晶化合物３０に由来する光軸３０Ａ（図２参照）の向きが、面内の一方向（後述する矢印Ｘ方向）に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する。従って、各光学異方性部材の配向膜は、光学異方性層が、この液晶配向パターンを形成できるように、形成される。
以下の説明では、『光軸３０Ａの向きが回転』を単に『光軸３０Ａが回転』とも言う。

本発明の光学素子１０においては、配向膜は、光配向性の素材に偏光または非偏光を照射して配向膜とした、いわゆる光配向膜である。すなわち、本発明の光学素子１０においては、配向膜として、支持体２０上に、光配向材料を塗布して形成した光配向膜が利用される。
偏光の照射は、光配向膜に対して、垂直方向または斜め方向から行うことができる。

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

配向膜の厚さには制限はなく、配向膜の形成材料に応じて、必要な配向機能を得られる厚さを、適宜、設定すればよい。
配向膜の厚さは、０．０１〜５μｍが好ましく、０．０５〜２μｍがより好ましい。

（塗布工程）
配向膜となる組成物を塗布する方法としては限定はなく、バーコート、グラビアコート、および、スプレー塗布等の液体の塗布に用いられている公知の各種の方法が利用可能である。また、組成物の塗布厚（塗膜厚）は、組成物の組成等に応じて、目的とする厚さの配向膜が得られる塗布厚を、適宜、設定すればよい。

（露光工程）
露光工程は、塗布工程の後、配向膜となる塗膜に２つ以上の偏光したビームを干渉させて露光する。これによって、配向膜上に形成される光学異方性層が所定の液晶配向パターンを形成できるように、配向膜に所定の配向パターンが形成される。具体的には、配向膜上に形成される光学異方性層の、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している配向パターンとなるような配向パターンが配向膜に形成される。

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

配向パターンを形成される前の配向膜２４（塗膜）を有する支持体２０が露光部に配置され、２つの光線ＭＡと光線ＭＢとを配向膜２４上において交差させて干渉させ、その干渉光を配向膜２４に照射して露光する。
この際の干渉により、配向膜２４に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。これにより、配向膜２４において、配向状態が周期的に変化する配向パターンが得られる。
露光装置６０においては、２つの光線ＭＡおよびＭＢの交差角αを変化させることにより、配向パターンの周期を調節できる。すなわち、露光装置６０においては、交差角αを調節することにより、液晶化合物３０に由来する光軸３０Ａが一方向に沿って連続的に回転する配向パターンにおいて、光軸３０Ａが回転する１方向における、光軸３０Ａが１８０°回転する１周期の長さ（１周期Λ）を調節できる。
このような配向状態が周期的に変化した配向パターンを有する配向膜上に、光学異方性層を形成することにより、後述するように、液晶化合物３０に由来する光軸３０Ａが一方向に向かって連続的に回転する液晶配向パターンを有する、光学異方性層２６を形成できる。
また、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂの光学軸を各々９０°回転することにより、光軸３０Ａの回転方向を逆にすることができる。

ここで、前述のとおり、本発明者らの検討によれば、配向膜に干渉光を照射して配向膜に配向パターンを形成し、配向膜の上に液晶層を形成すると液晶層の面内にムラが発生するという問題が生じることがわかった。この原因として、照射した光の一部が支持体２０の界面で反射して再度配向膜に照射されるためであると推定した。

具体的には、図５に示すように、配向膜２４側から照射した光線（ＭＡ、ＭＢ）の一部が配向膜２４を透過し支持体２０に入射して、支持体２０に入射した光の一部が、支持体２０の配向膜２４が形成された面とは反対側の面（以下、背面ともいう）で反射する。支持体２０背面で反射された反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）は配向膜２４に再度照射される。その際、配向膜２４に照射される光線（ＭＡ、ＭＢ）は、配向膜２４の主面に対して斜めから照射されるため、支持体２０の背面で反射された反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）は、配向膜２４の、光線（ＭＡ、ＭＢ）が照射された領域とは異なる領域に照射される。配向膜２４は反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）によっても露光されてしまうため、光線（ＭＡ、ＭＢ）が照射された領域とは異なる領域も露光されてしまう。そのため、光線（ＭＡ、ＭＢ）によって形成される配向パターンに、反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）による露光パターンが重畳してムラが生じてしまう。その結果、ムラが生じた配向膜２４上に形成された光学異方性層２６にも液晶化合物の配向パターンにムラが生じてしまう。光学異方性層２６にムラが生じると、所望の光学特性が得られない。

これに対して、本発明の製造方法は、支持体２０が、配向膜２４の光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する。すなわち、支持体２０は、露光工程で配向膜２４に照射する光（光線ＭＡ、ＭＢ）の少なくとも一部を吸収する機能を有する。
支持体２０が、光線（ＭＡ、ＭＢ）の少なくとも一部を吸収する機能を有するため、配向膜２４を透過し支持体２０に入射した光線（ＭＡ、ＭＢ）は、支持体２０によって吸収され、支持体２０の背面で反射される反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）の光量が小さくなる。従って、配向膜２４が反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）によって露光されるのを抑制でき、配向膜２４に形成される配向パターンにムラが生じることを抑制できる。その結果、配向膜２４上に形成された光学異方性層２６の配向パターンにムラが生じることを抑制でき、所望の光学特性が得ることができる。

配向膜２４の光吸収帯域の少なくとも一部の波長、すなわち、露光工程において照射する光の波長は、２００ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、２５０ｎｍ〜４５０ｎｍであるのがより好ましく、３００ｎｍ〜４００ｎｍであるのがさらに好ましい。

光学異方性層２６の配向パターンにムラが生じることを抑制できる観点から、支持体２０は、露光工程で配向膜２４に照射する光を５０％以上吸収できるのが好ましく、７５％以上吸収できるのがより好ましく、９０％以上吸収できるのがさらに好ましい。
光の吸収率は、分光光度計等によって測定できる。

一方で、光学素子１０は、入射光を透過して回折するものであるため、支持体２０は、透過、回折する光の波長域に対する透過率は高い方が好ましい。具体的には、透過、回折する光の波長域に対する透過率は、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。
一例として、露光工程で配向膜２４に照射する光が紫外線で、光学素子１０が透過、回折する光が可視光である場合には、支持体２０として、紫外線に対して高い吸収率を有し、可視光に対して高い透過率を有するものを用いればよい。
透過、回折する光の波長域に対し、支持体２０の吸収率が高い場合、透過、回折する光の利用効率が低下する点で好ましくない。また、透過、回折する光の波長域に対し、支持体２０の反射率が高い場合、透過、回折する光の利用効率が低下することに加え、不必要な反射光が発生する場合がある。

なお、図４に示す例では、露光工程において照射する光（ビーム）はレーザー光としたがこれに限定はされない。レーザー光は、波長域が狭く、指向性が高いため、高精度に配向パターンを形成できる点で好ましい。

また、配向膜に照射する２つ以上の偏光したビームは、波長が等しいことが好ましい。同じ波長のビームを用いることで、干渉光の偏光状態による周期パターンを高精度で形成、制御することができる。

また、配向膜に照射する２つ以上の偏光したビームは、光の強度が等しいことが好ましい。同じ強度のビームを用いることで、干渉光の偏光状態による周期パターンを高精度で形成、制御することができる。

また、配向膜に照射する２つ以上の偏光したビームは、異なる偏光であるのが好ましく、直交する偏光を含むことがより好ましく、左円偏光と右円偏光とを含むことがさらに好ましい。これによって、干渉光に偏光状態による周期パターンを持たせることができ、干渉光の偏光状態によって配向膜の異方性を異なるものとして、配向膜に干渉光の偏光状態の周期パターンに応じた異方性を発現させることができる。

＜＜光学異方性層形成工程＞＞
光学異方性層形成工程は、配向パターンが形成された配向膜上に光学異方性層を形成する工程である。
具体的には、光学異方性層形成工程は、例えば、調製した液晶化合物を含む液晶組成物を配向膜２４上に塗布する工程、および、塗布した液晶組成物を硬化する工程を有する。

液晶組成物の調製は従来公知の方法で行えばよい。また、液晶組成物の塗布は、バーコート、グラビアコート、および、スプレー塗布等の液体の塗布に用いられている公知の各種の方法が利用可能である。また、液晶組成物の塗布厚（塗膜厚）は、液晶組成物の組成等に応じて、目的とする厚さの光学異方性層が得られる塗布厚を、適宜、設定すればよい。

ここで、配向膜には配向パターンが形成されているため、配向膜上に塗布された液晶組成物の液晶化合物は、配向膜の配向パターン（異方性の周期パターン）に沿って配向される。

液晶組成物は、必要に応じて乾燥および／または加熱され、その後、硬化される。液晶組成物の硬化は、光重合、熱重合等の公知の方法で行えばよい。重合は、光重合が好ましい。光照射は、紫外線を用いるのが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ²〜５０Ｊ／ｃｍ²が好ましく、５０〜１５００ｍＪ／ｃｍ²がより好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下または窒素雰囲気下で光照射を実施してもよい。照射する紫外線の波長は２５０〜４３０ｎｍが好ましい。
液晶組成物を硬化することで、液晶組成物中の液晶化合物は、配向膜の配向パターンに沿って配向された状態（液晶配向パターン）で固定される。これによって、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する光学異方性層が形成される。光学異方性層の液晶配向パターンについては後に詳述する。
なお、光学異方性層が完成した時点では、液晶化合物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。

なお、支持体２０が、図３に示すように、主支持体３６と光吸収層３８とを有する構成の場合には、露光工程の後であって、光学異方性層形成工程の前または後に、光吸収層３８を剥離する剥離工程を有していてもよい。
光吸収層３８を剥離する構成とすることで、露光工程において配向膜に照射する光の波長域と、光学素子が透過、回折する光の波長域とが重複するまたは近い場合であっても、露光工程で反射を抑制するために光の吸収率を高くしてムラを抑制することができ、かつ、光学素子として、透過、回折する光の波長域の光の透過率を高くすることができる。
なお、図１に示すように、支持体２０が所定の波長域の光を吸収する構成においても、光学異方性層形成工程の前または後に、支持体２０を剥離する剥離工程を有する場合も同様である。支持体２０を剥離する場合は、光学異方性層を他の基材に転写して用いても良い。

次に、本発明の製造方法で作製される、本発明の光学素子の一例について、図１および図２を用いて説明する。

＜光学素子＞
図１に、本発明の光学素子の一例を概念的に表す側面図を示す。図２に、図１に示す光学素子の平面図を示す。なお、平面図とは、図１において、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。言い換えれば、光学異方性層２６を主面と直交する方向から見た図である。
また、図２では、本発明の光学素子１０の構成を明確に示すために、液晶化合物３０は配向膜２４の表面の液晶化合物３０のみを示している。しかしながら、光学異方性層２６は、厚さ方向には、図１に示されるように、この配向膜２４の表面の液晶化合物３０から、液晶化合物３０が積み重ねられた構造を有する。

図１に示す光学素子１０は、支持体２０、配向膜２４および光学異方性層２６、を有する。光学異方性層２６は、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された、液晶化合物由来の光軸が、面内の一方向において回転する所定の液晶配向パターンを有する。

＜＜配向膜＞＞
支持体２０の表面には配向膜２４が形成される。
配向膜２４は、光学異方性層２６を形成する際に、液晶化合物３０を所定の液晶配向パターンに配向するための配向膜である。前述のとおり、本発明の光学素子１０において、光学異方性層２６は、液晶化合物３０に由来する光軸３０Ａ（図２参照）の向きが、面内の一方向（後述する矢印Ｘ方向）に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する。従って、各光学異方性部材の配向膜は、光学異方性層が、この液晶配向パターンを形成できるように、形成される。
なお、本発明の光学素子では、液晶配向パターンにおける、光軸３０Ａの向きが連続的に回転しながら変化する一方向において、光軸３０Ａの向きが１８０°回転する長さを１周期（光軸の回転周期、図２中符号Λ）とした際に、光学異方性層の面内で液晶配向パターンの１周期の長さが異なる領域を有していてもよい。

＜＜光学異方性層＞＞
配向膜２４の表面には、光学異方性層２６が形成される。
前述のように、本発明の光学素子１０において、光学異方性層２６は、液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成されたものである。
光学異方性層２６は、面内レタデーションの値をλ／２に設定した場合に、一般的なλ／２板としての機能、すなわち、光学異方性層に入射した光に含まれる互いに直交する２つの直線偏光成分に半波長すなわち１８０°の位相差を与える機能を有している。

図２に示すように、光学異方性層２６は、光学異方性層２６の面内において、液晶化合物３０に由来する光軸３０Ａの向きが、矢印Ｘで示す一方向に連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。
なお、液晶化合物３０に由来する光軸３０Ａとは、液晶化合物３０において屈折率が最も高くなる軸、いわゆる遅相軸である。例えば、液晶化合物３０が棒状液晶化合物である場合には、光軸３０Ａは、棒形状の長軸方向に沿っている。
以下の説明では、『矢印Ｘで示す一方向』を単に『矢印Ｘ方向』とも言う。また、以下の説明では、液晶化合物３０に由来する光軸３０Ａを、『液晶化合物３０の光軸３０Ａ』または『光軸３０Ａ』とも言う。
光学異方性層２６において、液晶化合物３０は、それぞれ、光学異方性層２６において、矢印Ｘ方向と、この矢印Ｘ方向と直交するＹ方向とに平行な面内に二次元的に配向している。なお、図１、図３、後述する図６、図７、図１０、図１１では、Ｙ方向は、紙面に垂直な方向となる。

図２に、光学異方性層２６の平面図を概念的に示す。
光学異方性層２６は、光学異方性層２６の面内において、液晶化合物３０に由来する光軸３０Ａの向きが、矢印Ｘ方向に沿って連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。
液晶化合物３０の光軸３０Ａの向きが矢印Ｘ方向（所定の一方向）に連続的に回転しながら変化しているとは、具体的には、矢印Ｘ方向に沿って配列されている液晶化合物３０の光軸３０Ａ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、光軸３０Ａ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３０の光軸３０Ａ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、光学異方性層２６を形成する液晶化合物３０は、矢印Ｘ方向と直交するＹ方向、すなわち光軸３０Ａが連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光軸３０Ａの向きが等しい液晶化合物３０が等間隔で配列されている。
言い換えれば、光学異方性層２６を形成する液晶化合物３０において、Ｙ方向に配列される液晶化合物３０同士では、光軸３０Ａの向きと矢印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３０の液晶配向パターンにおいて、面内で光軸３０Ａの向き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３０の光軸３０Ａ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。言い換えれば、液晶配向パターンにおける１周期の長さは、液晶化合物３０の光軸３０Ａと矢印Ｘ方向とのなす角度がθからθ＋１８０°となるまでの距離により定義される。
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３０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２に示すように、矢印Ｘ方向と光軸３０Ａの方向とが一致する２つの液晶化合物３０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、光学異方性層の液晶配向パターンは、この１周期Λを、矢印Ｘ方向すなわち光軸３０Ａの向きが連続的に回転して変化する一方向に繰り返す。

前述のように光学異方性層において、Ｙ方向に配列される液晶化合物は、光軸３０Ａと矢印Ｘ方向（液晶化合物３０の光軸の向きが回転する１方向）とが成す角度が等しい。この光軸３０Ａと矢印Ｘ方向とが成す角度が等しい液晶化合物３０が、Ｙ方向に配置された領域を、領域Ｒとする。
この場合に、それぞれの領域Ｒにおける面内レタデーション（Ｒｅ）の値は、半波長すなわちλ／２であるのが好ましい。これらの面内レタデーションは、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎと光学異方性層の厚さとの積により算出される。ここで、光学異方性層における領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差とは、領域Ｒの面内における遅相軸の方向の屈折率と、遅相軸の方向に直交する方向の屈折率との差により定義される屈折率差である。すなわち、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎは、光軸３０Ａの方向の液晶化合物３０の屈折率と、領域Ｒの面内において光軸３０Ａに垂直な方向の液晶化合物３０の屈折率との差に等しい。つまり、上記屈折率差Δｎは、液晶化合物の屈折率差に等しい。

このような光学異方性層２６に円偏光が入射すると、光は、屈折され、かつ、円偏光の方向が変換される。
この作用を、図６に光学異方性層２６を例示して概念的に示す。なお、光学異方性層２６は、液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２であるとする。
図６に示すように、光学異方性層２６の液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２の場合に、光学異方性層２６に左円偏光である入射光Ｌ₁が入射すると、入射光Ｌ₁は、光学異方性層２６を通過することにより１８０°の位相差が与えられて、透過光Ｌ₂は、右円偏光に変換される。
また、入射光Ｌ₁は、光学異方性層２６を通過する際に、それぞれの液晶化合物３０の光軸３０Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。このとき、光軸３０Ａ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、光軸３０Ａの向きに応じて、入射光Ｌ₁の絶対位相の変化量が異なる。さらに、光学異方性層２６に形成された液晶配向パターンは、矢印Ｘ方向に周期的なパターンであるため、光学異方性層２６を通過した入射光Ｌ₁には、図６に示すように、それぞれの光軸３０Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ１が与えられる。これにより、矢印Ｘ方向に対して逆の方向に傾いた等位相面Ｅ１が形成される。
そのため、透過光Ｌ₂は、等位相面Ｅ１に対して垂直な方向に向かって傾くように屈折され、入射光Ｌ₁の進行方向とは異なる方向に進行する。このように、左円偏光の入射光Ｌ₁は、入射方向に対して矢印Ｘ方向に一定の角度だけ傾いた、右円偏光の透過光Ｌ₂に変換される。

一方、図７に概念的に示すように、光学異方性層２６の液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２のとき、光学異方性層２６に右円偏光の入射光Ｌ₄が入射すると、入射光Ｌ₄は、光学異方性層２６を通過することにより、１８０°の位相差が与えられて、左円偏光の透過光Ｌ₅に変換される。
また、入射光Ｌ₄は、光学異方性層２６を通過する際に、それぞれの液晶化合物３０の光軸３０Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。このとき、光軸３０Ａ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、光軸３０Ａの向きに応じて、入射光Ｌ₄の絶対位相の変化量が異なる。さらに、光学異方性層２６に形成された液晶配向パターンは、矢印Ｘ方向に周期的なパターンであるため、光学異方性層２６を通過した入射光Ｌ₄は、図７に示すように、それぞれの光軸３０Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ２が与えられる。
ここで、入射光Ｌ₄は、右円偏光であるので、光軸３０Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ２は、左円偏光である入射光Ｌ₁とは逆になる。その結果、入射光Ｌ₄では、入射光Ｌ₁とは逆に矢印Ｘ方向に傾斜した等位相面Ｅ２が形成される。
そのため、入射光Ｌ₄は、等位相面Ｅ２に対して垂直な方向に向かって傾くように屈折され、入射光Ｌ₄の進行方向とは異なる方向に進行する。このように、入射光Ｌ₄は、入射方向に対して矢印Ｘ方向とは逆の方向に一定の角度だけ傾いた左円偏光の透過光Ｌ₅に変換される。

光学異方性層２６において、複数の領域Ｒの面内レタデーションの値は、半波長であるのが好ましいが、波長が５５０ｎｍである入射光に対する光学異方性層２６の複数の領域Ｒの面内レタデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ₅₅₀×ｄが下記式（１）に規定される範囲内であるのが好ましい。ここで、Δｎ₅₅₀は、入射光の波長が５５０ｎｍである場合の、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差であり、ｄは、光学異方性層２６の厚さである。
２００ｎｍ≦Δｎ₅₅₀×ｄ≦３５０ｎｍ・・・（１）
すなわち、光学異方性層２６の複数の領域Ｒの面内レタデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ₅₅₀×ｄが式（１）を満たしていれば、光学異方性層２６に入射した光の十分な量の円偏光成分を、矢印Ｘ方向に対して順方向または逆方向に傾いた方向に進行する円偏光に変換することができる。面内レタデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ₅₅₀×ｄは、２２５ｎｍ≦Δｎ₅₅₀×ｄ≦３４０ｎｍがより好ましく、２５０ｎｍ≦Δｎ₅₅₀×ｄ≦３３０ｎｍがさらに好ましい。
なお、上記式（１）は波長５５０ｎｍである入射光に対する範囲であるが、波長がλｎｍである入射光に対する光学異方性層の複数の領域Ｒの面内レタデーションＲｅ（λ）＝Δｎ_λ×ｄは下記式（１−２）に規定される範囲内であるのが好ましく、適宜設定することができる。
０．７λｎｍ≦Δｎ_λ×ｄ≦１．３λｎｍ・・・（１−２）

また、光学異方性層２６における、複数の領域Ｒの面内レタデーションの値は、上記式（１）の範囲外で用いることもできる。具体的には、Δｎ₅₅₀×ｄ＜２００ｎｍまたは３５０ｎｍ＜Δｎ₅₅₀×ｄとすることで、入射光の進行方向と同一の方向に進行する光と、入射光の進行方向とは異なる方向に進行する光に分けることができる。Δｎ₅₅₀×ｄが０ｎｍまたは５５０ｎｍに近づくと入射光の進行方向と同一の方向に進行する光の成分は増加し、入射光の進行方向とは異なる方向に進行する光の成分は減少する。

さらに、波長が４５０ｎｍの入射光に対する光学異方性層２６の領域Ｒのそれぞれの面内レタデーションＲｅ（４５０）＝Δｎ₄₅₀×ｄと、波長が５５０ｎｍの入射光に対する光学異方性層２６の領域Ｒのそれぞれの面内レタデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ₅₅₀×ｄは、下記式（２）を満たすのが好ましい。ここで、Δｎ₄₅₀は、入射光の波長が４５０ｎｍである場合の、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差である。
（Δｎ₄₅₀×ｄ）／（Δｎ₅₅₀×ｄ）＜１．０・・・（２）
式（２）は、光学異方性層２６に含まれる液晶化合物３０が逆分散性を有していることを表している。すなわち、式（２）が満たされることにより、光学異方性層２６は、広帯域の波長の入射光に対応できる。

ここで、光学異方性層２６に形成された液晶配向パターンの１周期Λを変化させることにより、透過光Ｌ₂およびＬ₅の屈折の角度を調節できる。具体的には、液晶配向パターンの１周期Λが短いほど、互いに隣接した液晶化合物３０を通過した光同士が強く干渉するため、透過光Ｌ₂およびＬ₅を大きく屈折させることができる。
また、入射光Ｌ₁およびＬ₄に対する透過光Ｌ₂およびＬ₅の屈折の角度は、入射光Ｌ₁およびＬ₄（透過光Ｌ₂およびＬ₅）の波長によって異なる。具体的には、入射光の波長が長いほど、透過光は大きく屈折する。すなわち、入射光が赤色光、緑色光および青色光である場合には、赤色光が最も大きく屈折し、青色光の屈折が最も小さい。
さらに、矢印Ｘ方向に沿って回転する、液晶化合物３０の光軸３０Ａの回転方向を逆方向にすることにより、透過光の屈折の方向を、逆方向にできる。

光学異方性層は、棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物を含む液晶組成物の硬化層からなり、棒状液晶化合物の光軸または円盤状液晶化合物の光軸が、上記のように配向された液晶配向パターンを有している。
支持体２０上に配向膜を形成し、配向膜上に液晶組成物を塗布、硬化することにより、液晶組成物の硬化層からなる光学異方性層を得ることができる。なお、いわゆるλ／２板として機能するのは光学異方性層であるが、本発明は、支持体２０および配向膜を一体的に備えた積層体がλ／２板として機能する態様を含む。
また、光学異方性層を形成するための液晶組成物は、棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物を含有し、さらに、レベリング剤、配向制御剤、重合開始剤、架橋剤および配向助剤などのその他の成分を含有していてもよい。また、液晶組成物は、溶媒を含んでいてもよい。

また、光学異方性層は、入射光の波長に対して広帯域であることが望ましく、複屈折率が逆分散となる液晶材料を用いて構成されていることが好ましい。また、液晶組成物に捩れ成分を付与することにより、また、異なる位相差層を積層することにより、入射光の波長に対して光学異方性層を実質的に広帯域にすることも好ましい。例えば、光学異方性層において、捩れ方向が異なる２層の液晶を積層することによって広帯域のパターン化されたλ／２板を実現する方法が特開２０１４−０８９４７６号公報等に示されており、本発明において好ましく使用することができる。

―棒状液晶化合物―
棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。

棒状液晶化合物を重合によって配向を固定することがより好ましく、重合性棒状液晶化合物としては、Ｍａｋｒｏｍｏｌ． Ｃｈｅｍ．， １９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許４６８３３２７号明細書、同５６２２６４８号明細書、同５７７０１０７号明細書、国際公開第９５／２２５８６号、同９５／２４４５５号、同９７／００６００号、同９８／２３５８０号、同９８／５２９０５号、特開平１−２７２５５１号公報、同６−１６６１６号公報、同７−１１０４６９号公報、同１１−８００８１号公報、および、特願２００１−６４６２７号公報などに記載の化合物を用いることができる。さらに棒状液晶化合物としては、例えば、特表平１１−５１３０１９号公報および特開２００７−２７９６８８号公報に記載のものも好ましく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号公報および特開２０１０−２４４０３８号公報に記載のものを好ましく用いることができる。
なお、光学異方性層に円盤状液晶化合物を用いた場合には、光学異方性層において、液晶化合物３０は厚さ方向に立ち上がっており、液晶化合物に由来する光軸３０Ａは、円盤面に垂直な軸、いわゆる進相軸として定義される。

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

また、図１および図２に示す光学素子は、光学異方性層の液晶配向パターンにおける液晶化合物３０の光軸３０Ａは、矢印Ｘ方向のみに沿って、連続して回転している。
しかしながら、本発明は、これに制限はされず、光学異方性層において、液晶化合物３０の光軸３０Ａが一方向に沿って連続して回転するものであれば、各種の構成が利用可能である。

一例として、図８の平面図に概念的に示すような、液晶配向パターンが、液晶化合物３０の光軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向を、内側から外側に向かう同心円状に有する、同心円状のパターンである、光学異方性層３４が例示される。言い換えれば、図８に示す光学異方性層３４の液晶配向パターンは、液晶化合物３０の光軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向が、光学異方性層３４の中心から放射状に設けられた液晶配向パターンである。

なお、図８においても、図２と同様、配向膜の表面の液晶化合物３０のみを示すが、光学異方性層３４においては、図１に示されるように、この配向膜の表面の液晶化合物３０から、液晶化合物３０が積み重ねられた構造を有するのは、前述のとおりである。

図８に示す光学異方性層３４において、液晶化合物３０の光軸（図示省略）は、液晶化合物３０の長手方向である。
光学異方性層３４では、液晶化合物３０の光軸の向きは、光学異方性層３４の中心から外側に向かう多数の方向、例えば、矢印Ａ１で示す方向、矢印Ａ２で示す方向、矢印Ａ３で示す方向…に沿って、連続的に回転しながら変化している。
この液晶配向パターンを有する光学異方性層３４に入射した円偏光は、液晶化合物３０の光軸の向きが異なる個々の局所的な領域において、それぞれ、絶対位相が変化する。この際に、それぞれの絶対位相の変化量は、円偏光が入射した液晶化合物３０の光軸の向きに応じて異なる。

このような、同心円状の液晶配向パターン、すなわち、放射状に光軸が連続的に回転して変化する液晶配向パターンを有する光学異方性層３４は、液晶化合物３０の光軸の回転方向および入射する円偏光の方向に応じて、入射光を、発散光または集束光として透過できる。
すなわち、光学異方性層の液晶配向パターンを同心円状とすることにより、本発明の光学素子は、例えば、凸レンズまたは凹レンズとして機能を発現する。

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

なお、本発明においては、例えば凹レンズとする場合など、光学素子の用途によっては、液晶配向パターンにおいて光軸が１８０°回転する１周期Λを、光学異方性層３４の中心から、光軸が連続的に回転する方向を逆方向に回転させ、１方向の外方向に向かって、漸次、短くするのが好ましい。
前述のように、入射方向に対する光の屈折の角度は、液晶配向パターンにおける１周期Λが短いほど、大きくなる。従って、液晶配向パターンにおける１周期Λを、光学異方性層３４の中心から、光軸が連続的に回転する１方向の外方向に向かって、漸次、短くすることにより、光学異方性層３４による光の発散力を、より向上でき、凹レンズとしての性能を、向上できる。

なお、本発明においては、例えば光学素子を凹レンズとする場合など、入射する円偏光の旋回方向を逆にするのも好ましい。

本発明において、光学素子を凸レンズまたは凹レンズとして作用させる場合には、下記の式を満たすのが好ましい。
Φ（ｒ）＝（π／λ）［（ｒ²＋ｆ²）^1/2−ｆ］
ここで、ｒは同心円の中心からの距離で次式ｒ＝（ｘ²＋ｙ²）^1/2で表わされる。ｘ、ｙは面内の位置を表し、（ｘ、ｙ）＝（０、０）は同心円の中心を表す。Φ（ｒ）は中心からの距離ｒにおける光軸の角度、λは波長、ｆは設計の焦点距離を表わす。

なお、本発明においては、逆に、同心円状の液晶配向パターンにおける１周期Λを、光学異方性層３４の中心から、光軸が連続的に回転する１方向の外方向に向かって、漸次、長くしてもよい。
さらに、例えば透過光に光量分布を設けたい場合など、光学素子の用途によって、光軸が連続的に回転する１方向に向かって、１周期Λを、漸次、変更するのではなく、光軸が連続的に回転する１方向において、部分的に１周期Λが異なる領域を有する構成も利用可能である。
加えて、本発明の光学素子は、１周期Λが全面的に均一な光学異方性層と、１周期Λが異なる領域を有する光学異方性層とを有してもよい。

図９に、配向膜２４に、このような同心円状の配向パターンを形成する露光装置の一例を概念的に示す。
露光装置８０は、レーザ８２を備えた光源８４と、レーザ８２からのレーザ光ＭをＳ偏光ＭＳとＰ偏光ＭＰとに分割する偏光ビームスプリッター８６と、Ｐ偏光ＭＰの光路に配置されたミラー９０ＡおよびＳ偏光ＭＳの光路に配置されたミラー９０Ｂと、Ｓ偏光ＭＳの光路に配置されたレンズ９２と、偏光ビームスプリッター９４と、λ／４板９６とを有する。

偏光ビームスプリッター８６で分割されたＰ偏光ＭＰは、ミラー９０Ａによって反射されて、偏光ビームスプリッター９４に入射する。他方、偏光ビームスプリッター８６で分割されたＳ偏光ＭＳは、ミラー９０Ｂによって反射され、レンズ９２によって集光されて偏光ビームスプリッター９４に入射する。
Ｐ偏光ＭＰおよびＳ偏光ＭＳは、偏光ビームスプリッター９４で合波されて、λ／４板９６によって偏光方向に応じた右円偏光および左円偏光となって、支持体２０の上の配向膜２４に入射する。
ここで、右円偏光と左円偏光の干渉により、配向膜２４に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。同心円の内側から外側に向かうにしたがい、左円偏光と右円偏光の交差角が変化するため、内側から外側に向かってピッチが変化する露光パターンが得られる。これにより、配向膜２４において、配向状態が周期的に変化する同心円状の配向パターンが得られる。

この露光装置８０において、液晶化合物３０の光軸が一方向に沿って連続的に１８０°回転する液晶配向パターンの１周期Λは、レンズ９２の屈折力（レンズ９２のＦナンバー）レンズ９２の焦点距離、および、レンズ９２と配向膜２４との距離等を変化させることで、制御できる。
また、レンズ９２の屈折力（レンズ９２のＦナンバー）を調節することによって、光軸が連続的に回転する一方向において、液晶配向パターンの１周期の長さΛを変更できる。
具体的には、平行光と干渉させる、レンズ９２で広げる光の広がり角によって、光軸が連続的に回転する一方向において、液晶配向パターンの１周期の長さΛを変えることができる。より具体的には、レンズ９２の屈折力を弱くすると、平行光に近づくため、液晶配向パターンの１周期の長さΛは、内側から外側に向かって緩やかに短くなり、Ｆナンバーは大きくなる。逆に、レンズ９２の屈折力を強めると、液晶配向パターンの１周期の長さΛは、内側から外側に向かって急に短くなり、Ｆナンバーは小さくなる。

このように、光軸が連続的に回転する１方向において、光軸が１８０°回転する１周期Λを変更する構成は、図１および図２に示す、矢印Ｘ方向の一方向のみに液晶化合物３０の光軸３０Ａが連続的に回転して変化する構成でも、利用可能である。
例えば、液晶配向パターンの１周期Λを、矢印Ｘ方向に向かって、漸次、短くすることにより、集光するように光を透過する光学素子を得ることができる。また、液晶配向パターンにおいて、光軸が１８０°回転する方向を逆にすることにより、矢印Ｘ方向にのみ拡散するように光を透過する光学素子を得ることができる。なお、入射する円偏光の旋回方向を逆にすることでも、矢印のＸ方向にのみ拡散するように光を透過する光学素子を得ることができる。
さらに、例えば透過光に光量分布を設けたい場合など、光学素子の用途によって、矢印Ｘ方向に向かって、１周期Λを漸次、変更するのではなく、矢印Ｘ方向において、部分的に１周期Λが異なる領域を有する構成も利用可能である。例えば、部分的に１周期Λを変更する方法として、集光したレーザー光の偏光方向を任意に変えながら、光配向膜をスキャン露光してパターニングする方法等を利用することができる。

また、本発明の光学素子は、光学異方性層２６を複数層有する構成としてもよい。光学異方性層を複数層有する場合には、光学異方性層の液晶配向パターンの１周期Λは同じであっても異なっていてもよい。また、光学異方性層ごとに、液晶配向パターンが異なっていてもよい。

本発明の光学素子において、光学異方性層の配向パターンにおける１周期Λには、制限はなく、光学素子の用途等に応じて、適宜、設定すればよい。

ここで、本発明の光学素子は、一例として、ＡＲグラスにおいて、ディスプレイが表示した光を屈折して導光板に導入する回折素子、および、導光板を伝播した光を屈折して導光板から使用者による観察位置に出射させる回折素子に、好適に利用される。特に、フルカラー画像に対応可能な光学素子１０は、ＡＲグラスにおける回折素子として好適に利用可能である。
この際においては、導光板で光を全反射させるためには、入射光に対して、ある程度の大きな角度で光を屈折させて導光板に導入する必要がある。また、導光板を伝播してきた光を確実に出射させるためにも、入射光に対して、ある程度の大きな角度で光を屈折させる必要がある。
また、前述のように、光学異方性層による光の透過角度は、液晶配向パターンにおける１周期Λを短くすることで、入射光に対する透過光の角度を大きくできる。

この点を考慮すると、光学異方性層の液晶配向パターンにおける１周期Λは、２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましく、５μｍ以下がさらに好ましい。
より大きな角度で光を回折する場合には、３μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下がさらに好ましい。
なお、液晶配向パターンの精度等を考慮すると、光学異方性層の液晶配向パターンにおける１周期Λは、０．１μｍ以上とするのが好ましい。

また、図１に示す例では、光学異方性層において、厚み方向に配列された液晶化合物は、その光軸が同じ方向となるように配列される構成としたがこれに限定はされない。光学異方性層は、厚み方向において液晶化合物の配向がねじれ性を持つ領域を有していてもよい。また、光学異方性層は、コレステリック配向を有していてもよい。

図１０に示す例は、光学異方性層がコレステリック配向を有する例である。
図１０に示す光学素子１２において、光学異方性層２６は、通常のコレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層と同様に、液晶化合物３０が厚み方向に螺旋状に旋回して積み重ねられたらせん構造を有し、液晶化合物３０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３０が複数ピッチ積層された構成を有する。

一方、図２に示す例と同様に、光学異方性層２６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。

このような、コレステリック配向を有する光学異方性層２７は、従来のコレステリック液晶層と同様に、波長選択反射性を有する。例えば、コレステリック配向を有する光学異方性層２７が赤色光の右円偏光を反射するものである場合には、赤色の波長域の右円偏光を反射してそれ以外の光を透過する。
一方で、光学異方性層２７において、面方向において液晶化合物３０が回転して配向されているため、反射光は回折される。
従って、コレステリック配向を有する光学異方性層２７を有する光学素子１２は、選択反射波長の右円偏光または左円偏光を反射し、かつ、この反射光を回折する。
なお、以下の説明において、コレステリック配向を有する光学異方性層をコレステリック液晶層ともいう。

図１０に示す光学素子１２において、支持体２０および配向膜２４の構成は、図１に示す光学素子１０の支持体２０および配向膜２４の構成と同様であるので、その説明は省略する。
すなわち、図１０に示す光学素子において、配向膜２４は、光配向膜であり、２つ以上の偏光したビームを干渉させて露光されている。この露光によって、配向膜２４は、光学異方性層２７が、液晶化合物３０に由来する光軸３０Ａの向きが、面内の一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを形成できるように、配向パターンが形成されている。

＜コレステリック液晶層＞
コレステリック液晶層２７は、コレステリック液晶相を固定してなるものである。すなわち、コレステリック液晶層２７は、コレステリック構造を有する液晶化合物３０（液晶材料）からなる層である。

＜＜コレステリック液晶相＞＞
コレステリック液晶相は、特定の波長において左右いずれかの円偏光に対して選択反射性を示す。反射光が右円偏光であるか左円偏光であるかは、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向（センス）による。コレステリック液晶相による円偏光の選択反射は、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。
従って、図１０に示す例の光学素子１２においては、コレステリック液晶層は、右捩れのコレステリック液晶相を固定してなる層である。
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帯域（円偏光反射帯域）の半値幅Δλ（ｎｍ）は、コレステリック液晶相のΔｎと螺旋のピッチＰとに依存し、Δλ＝Δｎ×Ｐの関係に従う。そのため、選択反射帯域の幅の制御は、Δｎを調節して行うことができる。Δｎは、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。
反射波長帯域の半値幅は、光学素子１０の用途に応じて調節され、例えば１０〜５００ｎｍであればよく、好ましくは２０〜３００ｎｍであり、より好ましくは３０〜１００ｎｍである。

＜＜コレステリック液晶層の形成方法＞＞
コレステリック液晶層２７は、コレステリック液晶相を層状に固定して形成できる。
コレステリック液晶相を固定した構造は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、外場または外力によって配向形態に変化を生じさせることない状態に変化した構造が好ましい。
なお、コレステリック液晶相を固定した構造においては、コレステリック液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、コレステリック液晶層において、液晶化合物３０は液晶性を示さなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、液晶性を失っていてもよい。

コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層の形成に用いる材料としては、一例として、液晶化合物を含む液晶組成物が挙げられる。液晶化合物は重合性液晶化合物であるのが好ましい。
また、コレステリック液晶層の形成に用いる液晶組成物は、さらに界面活性剤およびキラル剤を含んでいてもよい。

−−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。さらに棒状液晶化合物としては、例えば、特表平１１−５１３０１９号公報および特開２００７−２７９６８８号公報に記載のものも好ましく用いることができる。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）用カイラル剤、１９９頁、日本学術振興会第１４２委員会編、１９８９に記載）、イソソルビド、および、イソマンニド誘導体等を用いることができる。
キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファン、および、これらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であるのが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であるのが好ましく、不飽和重合性基であるのがより好ましく、エチレン性不飽和重合性基であるのがさらに好ましい。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。

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。

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。

−−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。

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

液晶組成物は、コレステリック液晶層２７を形成する際には、液体として用いられるのが好ましい。
液晶組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましい。
有機溶媒には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、および、エーテル類などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が好ましい。

コレステリック液晶層を形成する際には、配向膜上に液晶組成物を塗布して、液晶化合物をコレステリック液晶相の状態に配向した後、液晶化合物を硬化して、コレステリック液晶層とする。
塗布方法は前述のとおりである。

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

＜＜コレステリック液晶層の液晶配向パターン＞＞
前述のように、本発明の光学素子１２において、コレステリック液晶層２７は、コレステリック液晶相を形成する液晶化合物３０に由来する光軸３０Ａの向きが、コレステリック液晶層の面内において、一方向に連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。

コレステリック液晶層２７においても、図２に示す光学異方性層２６のように、配向膜２４の表面において、コレステリック液晶層２７を構成する液晶化合物３０は、下層の配向膜２４に形成された配向パターンに応じて、矢印Ｘで示す所定の一方向、および、この一方向（矢印Ｘ方向）と直交する方向に、二次元的に配列された状態になっている。
また、コレステリック液晶層２７を形成する液晶化合物３０は、コレステリック液晶層２７の面内において、矢印Ｘ方向に沿って、光軸３０Ａ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３０の光軸３０Ａが、矢印Ｘ方向に沿って、時計方向に連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有する。
なお、前述のとおり、矢印Ｘ方向に互いに隣接する液晶化合物３０の光軸３０Ａ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２７を形成する液晶化合物３０は、矢印Ｘ方向と直交するＹ方向、すなわち、光軸３０Ａが連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光軸３０Ａの向きが等しい。
言い換えれば、コレステリック液晶層２７を形成する液晶化合物３０は、Ｙ方向では、液晶化合物３０の光軸３０Ａと矢印Ｘ方向とが成す角度が等しい。

従来のコレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層は、通常、入射した光（円偏光）を鏡面反射する。
これに対して、本発明の光学素子が有するコレステリック液晶層２７は、入射した光を、入射光に対して矢印Ｘ方向に角度を有した方向に反射する。コレステリック液晶層２７は、面内において、矢印Ｘ方向（所定の一方向）に沿って光軸３０Ａが連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有するものである。以下、図１１を参照して説明する。

前述のように、コレステリック液晶層２７は、選択反射波長の右円偏光または左円偏光を選択的に反射するコレステリック液晶層である。以下、赤色の右円偏光を反射するものとして説明する。光学素子１０に光が入射すると、コレステリック液晶層２７は、赤色光の右円偏光Ｒ_Rのみを反射し、それ以外の光を透過する。

コレステリック液晶層２７に入射した赤色光の右円偏光Ｒ_Rは、コレステリック液晶層２７によって反射される際に、各液晶化合物３０の光軸３０Ａ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２７では、液晶化合物３０の光軸３０Ａ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、光軸３０Ａの向きによって、入射した赤色光の右円偏光Ｒ_R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２７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２７に入射した赤色光の右円偏光Ｒ_Rには、図１１に概念的に示すように、それぞれの光軸３０Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑが与えられる。
また、液晶化合物３０の光軸３０Ａ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３０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２７では、赤色光の右円偏光Ｒ_Rに対して、ＸＹ面に対して矢印Ｘ方向に傾いた等位相面Ｅが形成される。
そのため、赤色光の右円偏光Ｒ_Rは、等位相面Ｅの法線方向に反射され、反射された赤色光の右円偏光Ｒ_Rは、ＸＹ面（コレステリック液晶層２７の主面）に対して矢印Ｘ方向に傾いた方向に反射される。

本発明の光学素子１０において、コレステリック液晶層の配向パターンにおける１周期Λには、制限はなく、光学素子１０の用途等に応じて、適宜、設定すればよい。

コレステリック配向を有する光学異方性層（コレステリック液晶層）２７を有する光学素子においても、コレステリック液晶層２７を複数層有する構成としてもよい。光学異方性層を複数層有する場合には、光学異方性層の液晶配向パターンの１周期Λは同じであっても異なっていてもよい。また、光学異方性層ごとに、液晶配向パターンが異なっていてもよい。

また、複数層のコレステリック液晶層を有する場合には、選択反射波長の異なるコレステリック液晶層を有する構成としてもよい。例えば、赤色光を反射するコレステリック液晶層、緑色光を反射するコレステリック液晶層、および、青色光を反射するコレステリック液晶層を有する構成として、各コレステリック液晶層による光の回折角を同じにすることで、赤色光、緑色光、青色光を同じ方向に回折する光学素子とすることができ、フルカラー画像に対応することができる。

あるいは、複数層のコレステリック液晶層を有する場合には、選択反射波長の異なるコレステリック液晶層を有し、各コレステリック液晶層による光の回折角を異なるものとしてもよい。これによって、例えば、赤色光、緑色光、青色光を異なる方向に回折して分離することができる。

また、コレステリック液晶層を有する光学素子においても、コレステリック液晶層の液晶配向パターンにおける液晶化合物３０の光軸３０Ａが、矢印Ｘ方向のみに沿って、連続して回転している構成に限定はされず、コレステリック液晶層において、液晶化合物３０の光軸３０Ａが一方向に沿って連続して回転するものであれば、各種の構成が利用可能である。
例えば、図８に概念的に示す光学異方性層２６と同様に、液晶配向パターンが、液晶化合物３０の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向を、内側から外側に向かう同心円状に有する、同心円状のパターンである、コレステリック液晶層としてもよい。
あるいは、同心円状ではなく、液晶化合物３０の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向が、コレステリック液晶層の中心から放射状に設けられた液晶配向パターンも、利用可能である。

本発明の製造方法の別の一例は、
液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された光学異方性層と、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、
支持体の一方の表面に配向膜を形成する配向膜形成工程と、
配向膜上に光学異方性層を形成する光学異方性層形成工程とを有し、
配向膜は、光配向材料を含有し、
配向膜形成工程において、偏光回折光学素子に光を入射する工程を有し、偏光回折光学素子によって偏光変換された光を、配向膜に露光する露光工程を有し、
支持体は、露光工程において偏光した光を照射することによって配向膜に光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する光学素子の製造方法である。

ここで、本発明者らの検討によれば、配向膜に偏光回折光学素子によって偏光変換された光を照射して配向膜に配向パターンを形成し、配向膜の上に液晶層を形成すると液晶層の面内にムラが発生するという問題が生じることがわかった。この原因として、前述の干渉光を配向膜に露光した場合と同様に、照射した光の一部が支持体２０の界面で反射して再度配向膜に照射されるためであると推定した。

偏光回折光学素子を用いて配向膜に配向パターンを形成する場合、偏光回折光学素子にコリメートした光を入射し、偏光回折光学素子によって偏光変換された回折光を配向膜に照射する。回折光が干渉し、配向膜に照射されることにより、配向膜に配向パターンが形成される。前述した、２つ以上の偏光したビームの干渉光を配向膜に露光した場合に図５で示したように、配向膜２４側から照射した光線（ＭＡ、ＭＢ）の一部が配向膜２４を透過し支持体２０に入射して、支持体２０に入射した光の一部が、支持体２０の配向膜２４が形成された面とは反対側の面（以下、背面ともいう）で反射する。支持体２０背面で反射された反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）は配向膜２４に再度照射される。その際、配向膜２４に照射される光線（ＭＡ、ＭＢ）は、配向膜２４の主面に対して斜めから照射されるため、支持体２０の背面で反射された反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）は、配向膜２４の、光線（ＭＡ、ＭＢ）が照射された領域とは異なる領域に照射される。配向膜２４は反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）によっても露光されてしまうため、光線（ＭＡ、ＭＢ）が照射された領域とは異なる領域も露光されてしまう。そのため、光線（ＭＡ、ＭＢ）によって形成される配向パターンに、反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）による露光パターンが重畳してムラが生じてしまう。その結果、ムラが生じた配向膜２４上に形成された光学異方性層２６にも液晶化合物の配向パターンにムラが生じてしまう。光学異方性層２６にムラが生じると、所望の光学特性が得られない。

これに対して、本発明の製造方法は、支持体２０が、配向膜２４の光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する。すなわち、支持体２０は、露光工程で配向膜２４に照射する光（光線ＭＡ、ＭＢ）の少なくとも一部を吸収する機能を有する。
支持体２０が、光線（ＭＡ、ＭＢ）の少なくとも一部を吸収する機能を有するため、配向膜２４を透過し支持体２０に入射した光線（ＭＡ、ＭＢ）は、支持体２０によって吸収され、支持体２０の背面で反射される反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）の光量が小さくなる。従って、配向膜２４が反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）によって露光されるのを抑制でき、配向膜２４に形成される配向パターンにムラが生じることを抑制できる。その結果、配向膜２４上に形成された光学異方性層２６の配向パターンにムラが生じることを抑制でき、所望の光学特性が得ることができる。

なお、偏光回折光学素子は、配向膜を露光する光の波長λｅに対し、λｅ／２の位相差を有することが好ましい。これにより、偏光回折光学素子によって偏光変換された回折光の干渉状態による周期パターンを高精度で形成、制御することができる。
また、偏光回折光学素子に入射する光が直線偏光であることが好ましい。

偏光回折光学素子とは、微細領域で偏光状態を制御することによって、入射する光の偏光状態に応じて出射光の回折方向や偏光状態、回折光強度を制御する回折素子である。偏光回折素子として、例えば、Erez Hasman et al., Polarization dependent focusing lens by useof quantized Pancharatnm-Berry phase diffractive optics, Applied Physics Letters, Volume 82, Number 3 pp.328-330に記載の構造複屈折を用いて回折構造を形成した偏光回折素子、および、特許第５４６２７８３号に記載の複屈折材料を用いて回折構造を形成した偏光回折素子等が例示される。
偏光回折素子としては、液晶化合物を含む組成物を用いて形成され、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、液晶回折素子も例示される。

本発明の製造方法の別の一例は、
液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された光学異方性層と、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、
支持体の一方の表面に配向膜を形成する配向膜形成工程と、
配向膜上に光学異方性層を形成する光学異方性層形成工程とを有し、
配向膜は、光配向材料を含有し、
配向膜形成工程において、集光した偏光ビームの偏光方向を任意に変えて、配向膜面内の異なる位置を露光する露光工程を有し、
支持体は、露光工程において偏光した光を照射することによって配向膜に光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する光学素子の製造方法である。

ここで、本発明者らの検討によれば、配向膜に集光した偏光ビームの偏光方向を任意に変えて、配向膜面内の異なる位置に光を照射して配向膜に配向パターンを形成し、配向膜の上に液晶層を形成すると液晶層の面内にムラが発生するという問題が生じることがわかった。この原因として、前述の干渉光を配向膜に露光した場合と同様に、照射した光の一部が支持体２０の界面で反射して再度配向膜に照射されるためであると推定した。

集光した偏光ビームの偏光方向を任意に変えて配向膜に配向パターンを形成する場合、集光した偏光ビームが配向膜に照射され、一部の光が配向膜透過し、発散しながら支持体に入射する。よって、前述した、２つ以上の偏光したビームの干渉光を配向膜に露光した場合に図５で示したように、配向膜２４側から照射した光線（ＭＡ、ＭＢ）の一部が配向膜２４を透過し支持体２０に入射して、支持体２０に入射した光の一部が、支持体２０の配向膜２４が形成された面とは反対側の面（以下、背面ともいう）で反射する。支持体２０背面で反射された反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）は配向膜２４に再度照射される。その際、配向膜２４に照射される光線（ＭＡ、ＭＢ）は、配向膜２４の主面に対して斜めから照射されるため、支持体２０の背面で反射された反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）は、配向膜２４の、光線（ＭＡ、ＭＢ）が照射された領域とは異なる領域に照射される。配向膜２４は反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）によっても露光されてしまうため、光線（ＭＡ、ＭＢ）が照射された領域とは異なる領域も露光されてしまう。そのため、光線（ＭＡ、ＭＢ）によって形成される配向パターンに、反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）による露光パターンが重畳してムラが生じてしまう。その結果、ムラが生じた配向膜２４上に形成された光学異方性層２６にも液晶化合物の配向パターンにムラが生じてしまう。光学異方性層２６にムラが生じると、所望の光学特性が得られない。

これに対して、本発明の製造方法は、支持体２０が、配向膜２４の光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する。すなわち、支持体２０は、露光工程で配向膜２４に照射する光（光線ＭＡ、ＭＢ）の少なくとも一部を吸収する機能を有する。
支持体２０が、光線（ＭＡ、ＭＢ）の少なくとも一部を吸収する機能を有するため、配向膜２４を透過し支持体２０に入射した光線（ＭＡ、ＭＢ）は、支持体２０によって吸収され、支持体２０の背面で反射される反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）の光量が小さくなる。従って、配向膜２４が反射光（Ｌ_r1、Ｌ_ｒ2）によって露光されるのを抑制でき、配向膜２４に形成される配向パターンにムラが生じることを抑制できる。その結果、配向膜２４上に形成された光学異方性層２６の配向パターンにムラが生じることを抑制でき、所望の光学特性が得ることができる。

なお、露光工程において用いる、集光した偏光ビームは、直線偏光であるのが好ましい。

集光した偏光ビームの偏光方向を変える方法としては、位相差板（波長板）を回転する方法や液晶セルのような位相変調素子を用いる方法等がある。

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、入射方向とは異なる方向に光を透過する、各種の用途に利用可能である。

好ましい一例として、図１２に概念的に示すように、光学素子１０を導光板４２の一方の面に離間して設けることで、前述のＡＲグラスにおいて、ディスプレイ４０が照射した光（投影像）を、全反射に十分な角度で導光板４２に導入し、導光板４２を伝播した光を、導光板４２からＡＲグラスの使用者Ｕによる観察位置に出射する、回折素子として用いることが例示される。
前述のように、本発明の光学素子１０は、透過の際に光を屈折させるので、ディスプレイ４０が照射した光を屈折して、導光板４２に対して斜め方向に入射させることができる。そのため、１枚の導光板４２で、光を出射側に伝播することができる。また、導光板４２の光の出射側に配置される光学素子１０によって、導光板４２から出射した光を屈折させて使用者Ｕの観察位置に導くことができる。従って、本発明の光学素子１０を用いるＡＲグラスは、ＡＲグラスの導光板を、全体的に薄く、軽くして、ＡＲグラスの構成を簡略化できる。
なお、本発明の導光素子は、図１２に示すように、導光板４２に、互いに離間する２つの本発明の光学素子１０を設ける構成に制限はされず、導光板４２への光の導入のため、または、導光板４２からの光の取り出しのため、導光板に本発明の光学素子１０を１つのみ、設けた構成であってもよい。

また、ＡＲグラスにおいて、コレステリック液晶層２７を有する光学素子１２を用いる場合には、図１３に概念的に示すように、導光板４２の、ディスプレイ４０と対面する面とは反対側の面に光学素子１２を配置し、また、使用者Ｕによる観察位置と対面する面とは反対側の面に光学素子１２を配置する。

前述のとおり、コレステリック液晶層を有する光学素子１２は、反射の際に光を屈折させるので、ディスプレイ４０が照射し、導光板４２に垂直に入射した光を斜め方向に屈折させる。そのため、１枚の導光板４２で、光を出射側に伝播することができる。また、導光板４２の光の出射側に配置される光学素子１２によって、導光板４２の出射面に垂直な方向に光を反射、屈折させて使用者Ｕの観察位置に導くことができる。従って、本発明の光学素子を用いるＡＲグラスにおいても、ＡＲグラスの導光板を、全体的に薄く、軽くして、ＡＲグラスの構成を簡略化できる。

以上、本発明の光学素子の製造方法および光学素子について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、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。

［比較例１］
＜光学異方性部材の作製＞
［支持体の作製］
（コア層セルロースアシレートドープの作製）
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、コア層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。
コア層セルロースアシレートドープ
――――――――――――――――――――――――――――――――
アセチル置換度２．８８のセルロースアセテート １００質量部
ポリエステルＡ １２質量部
メチレンクロライド（第１溶媒） ４３０質量部
メタノール（第２溶媒） ６４質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――
なお、ポロエステルＡは、特開２０１５−２２７９５６号公報の［表１］に記載のポリエステルＡを使用した。

（外層セルロースアシレートドープの作製）
上記のコア層セルロースアシレートドープ９０質量部と下記のマット溶剤液を１０質量部加え、外層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。
マット剤溶液
――――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒子サイズ２０ｎｍのシリカ粒子
（ＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ９７１、日本エアロジル（株）製） ２質量部
メチレンクロライド（第１溶媒） ７６質量部
メタノール（第２溶媒） １１質量部
コア層セルロースアシレートドープ １質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

上記コア層セルロースアシレートドープと上記外層セルロースアシレートドープとを、平均孔径３４μｍのろ紙および平均孔径１０μｍの焼結金属フィルターでろ過した後、上記コア層セルロースアシレートドープとその両側に設けた外層セルロースアシレートドープとを、バンド流延機を用いて３層同時に流延口から２０℃のドラム上に流延した。
次いで、溶媒含有率が約２０質量％の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端を点たークリップで固定し、横方向に延伸倍率１．１％で延伸しつつ乾燥した。
その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、更に乾燥し、厚み２０μｍのセルロース支持体を作製した。作製したセルロース支持体におけるコア層の厚みは１５μｍであり、コア層の両側に配置された外層の厚みはそれぞれ２．５μｍであった。

（支持体の鹸化処理）
上記で作製した支持体を、温度６０℃の誘電式加熱ロールを通過させて、支持体の表面温度を４０℃に昇温した。
その後、支持体の片面に、バーコーターを用いて下記に示すアルカリ溶液を塗布量１４ｍＬ（リットル）／ｍ²で塗布し、支持体を１１０℃に加熱し、さらに、スチーム式遠赤外ヒーター（ノリタケカンパニーリミテド社製）の下を、１０秒間搬送した。
続いて、同じくバーコーターを用いて、支持体のアルカリ溶液塗布面に、純水を３ｍＬ／ｍ²塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗およびエアナイフによる水切りを３回繰り返した後に、７０℃の乾燥ゾーンを１０秒間搬送して乾燥させ、支持体の表面をアルカリ鹸化処理した。

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

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

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

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

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

−光配向用素材Ａ−

（配向膜の露光）
図４に示す露光装置を用いて配向膜を露光して、配向パターンを有する配向膜Ｐ−１を形成した。
露光装置において、レーザとして波長（３２５ｎｍ）のレーザ光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を１００ｍＪ／ｃｍ²とした。なお、２つのレーザ光およびの干渉により形成される配向パターンの１周期（液晶化合物由来の光軸が１８０°回転する長さ）は、２つの光の交差角（交差角α）を変化させることによって制御した。

（光学異方性層の形成）
光学異方性層を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ａ−１を調製した。
組成物Ａ−１
――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ）
１．００質量部
レベリング剤Ｔ−１ ０．２４質量部
メチルエチルケトン １０８７．８０質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

液晶化合物Ｌ−１

レベリング剤Ｔ−１

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

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

２層目以降は、この液晶層に重ね塗りして、上と同じ条件で加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返し、光学異方性層を形成して、光学異方性部材を作製した。

液晶のΔｎ_λ×厚さ（Ｒｅ（λ））は、組成物Ａ１を別途に用意したリターデーション測定用の配向膜付き支持体上に塗布し、液晶化合物のダイレクタが基材に水平となるよう配向させた後に紫外線照射して固定化して得た液晶固定化層（硬化層）のリタ―デーション値を測定して求めた。リタ―デーション値はＡｘｏｍｅｔｒｉｘ 社のＡｘｏｓｃａｎで適宜目的の波長で測定を行った。

光学異方性層は、最終的に液晶のΔｎ₅₃₀×厚さ（Ｒｅ（５３０））が２６５ｎｍになり、かつ、図２に示すような周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。なお、この第１光学異方性層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物由来の光軸が１８０°回転する１周期は、１０μｍであった。以下、特に記載が無い場合には、『Δｎ₅₃₀×ｄ』等の測定は、同様に行った。

［実施例１］
＜光学異方性部材の作製＞
［支持体の作製］
下記コア層セルロースアシレートドープを用いた以外は比較例１と同様にして支持体を作製した。
コア層セルロースアシレートドープ
―――――――――――――――――――――――――――――――
アセチル置換度２．８８のセルロースアセテート １００質量部
ポリエステルＡ １２質量部
紫外線吸収剤Ｖ ２．３質量部
メチレンクロライド（第１溶媒） ４３０質量部
メタノール（第２溶媒） ６４質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――

紫外線吸収剤Ｖ

上記支持体を用いた以外は比較例１と同様にした光学異方性部材を作製した。

［比較例２］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は比較例１と同様にして光学異方性部材を作製した。

［比較例３］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は比較例１と同様にして光学異方性部材を作製した。

［実施例２］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は実施例１と同様にして光学異方性部材を作製した。

［実施例３］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は実施例１と同様にして光学異方性部材を作製した。

［比較例４］
比較例１と同様にして支持体を作製し、配向膜の形成、露光を行った。

（反射コレステリック液晶層の形成）
コレステリック液晶層を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ｂ−１を調製した。この組成物Ｂ−１は、選択反射中心波長が５３０ｎｍで、右円偏光を反射するコレステリック液晶層（コレステリック液晶相）を形成する、液晶組成物である。
組成物Ｂ−１
――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物Ｌ−１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ−Ｓ）
１．００質量部
キラル剤Ｃｈ−１ ５．６８質量部
レベリング剤Ｔ−１ ０．２４質量部
メチルエチルケトン １１８０．０質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

キラル剤Ｃｈ−１

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

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

２層目以降は、この液晶層に重ね塗りして、上と同じ条件で加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返し、反射コレステリック液晶層を形成して、反射層を作製した。塗布層の断面をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）で確認したところ、反射層のコレステリック液晶層は８ピッチであった。
反射コレステリック液晶層は、図２に示すような周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。なお、この反射コレステリック液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物由来の光学軸が１８０°回転する１周期は、１０μｍであった。

［比較例５］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は比較例４と同様にして光学異方性部材を作製した。

［比較例６］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は比較例４と同様にして光学異方性部材を作製した。

［実施例４］
実施例１で作製した支持体を用いた以外は比較例４と同様にして光学異方性部材を作製した。

［実施例５］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は実施例４と同様にして光学異方性部材を作製した。

［実施例６］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は実施例４と同様にして光学異方性部材を作製した。

［実施例１１］
実施例１において、光学異方性層を形成した後、支持体と配向膜を剥離することにより、光学異方性部材を作成した。

［実施例１２］
実施例４において、光学異方性層を形成した後、支持体と配向膜を剥離することにより、光学異方性部材を作成した。

［比較例２１〜２４］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は比較例１と同様にして光学異方性部材を作製した。なお、比較例２４の１層目の液晶層の膜厚は０．１μｍとなるようにした。

［実施例２１〜２４］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は実施例１と同様にして光学異方性部材を作製した。なお、実施例２４の１層目の液晶層の膜厚は０．１μｍとなるようにした。

［比較例２５〜２８］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は比較例４と同様にして光学異方性部材を作製した。なお、比較例２８の１層目の液晶層の膜厚は０．１μｍとなるようにした。

［実施例２５〜２８］
２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は実施例４と同様にして光学異方性部材を作製した。なお、実施例２８の１層目の液晶層の膜厚は０．１μｍとなるようにした。

［面状の評価］
作製した光学異方性部材の面状（ムラ）の目視評価を行った。結果を表１および表２に示す。
Ａ：干渉露光起因のムラが視認されない
Ｂ：干渉露光起因のムラが若干視認されるが問題のないレベル
Ｃ：干渉露光起因のムラが視認される

［回折角度の評価］
作製した光学異方性部材の光学異方性層の正面（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、透過光（反射コレステリック液晶層の場合は反射光）の入射光に対する角度（回折角度）を測定した。
具体的には、波長５３０ｎｍに出力の中心波長を持つレーザー光を、作製した光学異方性部材に垂直入射させ、透過光または反射光を１００ｃｍの距離に配置したスクリーンで捉えて、回折角度を算出した。
なお、回折角度の評価が全反射の評価になっているものは回折角度が非常に大きいため、屈折率〜１．５２のガラスに光学異方性部材を貼合し、回折光がガラス内部で全反射することを確認した。また、後述の面内ピッチが０．３μｍの例はさらに回折角度が大きいため、光学異方性部材に斜めに光を入射した状態で、回折光が全反射することを確認した。

［比較例３１］
（偏光回折光学素子の作製）
実施例２１で作製した光学異方性部材と同様にして偏光回折光学素子を作製した。ただし、偏光回折光学素子の厚みは位相差が波長３２５ｎｍにおいて１６３ｎｍになるように調整した。

比較例１と同様にして支持体を作製し、配向膜を形成した。

（配向膜の露光）
作製した配向膜上に偏光回折光学素子の液晶層を形成した面が配向膜側になるように偏光回折光学素子を配置した。偏光回折光学素子越しにレーザ光（波長３２５ｎｍ）で配向膜を露光して、配向パターンを有する配向膜Ｐ−２を形成した。露光量は１００ｍＪ／ｃｍ²とした。

（光学異方性層の形成）
比較例１と同様にして光学異方性を形成した。

作製した光学異方性層の液晶化合物由来の光軸が１８０°回転する１周期は、１０μｍであった。なお、マスクに用いた偏光回折光学素子の液晶化合物由来の光軸が１８０°回転する１周期は、２０μｍである。

［実施例３１］
（偏光回折光学素子の作製）
比較例３１と同様にして偏光回折光学素子を作製した。

実施例１と同様にして支持体を作製し、配向膜を形成した。

比較例３１と同様にして、配向膜を露光し、光学異方性層を形成した。

［比較例３２〜３４］
偏光回折光学素子の作製において、２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は比較例３１と同様にして光学異方性部材を作製した。

［実施例３２〜３４］
偏光回折光学素子の作製において、２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は実施例３１と同様にして光学異方性部材を作製した。

［比較例３５］
比較例３１と同様にして、偏光回折光学素子、支持体、配向膜を作製し、配向膜の露光を行った。

（反射コレステリック液晶層の形成）
比較例４と同様にして、反射コレステリック液晶層を形成した。

作製した反射コレステリック液晶層の液晶化合物由来の光軸が１８０°回転する１周期は、１０μｍであった。なお、マスクに用いた偏光回折光学素子の液晶化合物由来の光軸が１８０°回転する１周期は、２０μｍである。

［実施例３５］
実施例３１と同様にして、偏光回折光学素子、支持体、配向膜を作製し、配向膜の露光を行った。

（反射コレステリック液晶層の形成）
実施例４と同様にして、反射コレステリック液晶層を形成した。

［比較例３６〜３８］
偏光回折光学素子の作製において、２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は比較例３５と同様にして光学異方性部材を作製した。

［実施例３６〜３８］

偏光回折光学素子の作製において、２つのレーザ光の交差角（交差角α）を変化させた以外は実施例３５と同様にして光学異方性部材を作製した。

［比較例４１］
比較例１と同様にして支持体を作製し、配向膜を形成した。

（配向膜の露光）
配向膜に、直線偏光を集光したレーザ光を照射することで、配向膜を露光して、配向パターンを有する配向膜Ｐ−３を形成した。配向膜の露光において、レーザとして波長（３２５ｎｍ）のレーザ光を出射するものを用いた。面内の位置に応じて、直線偏光の偏光方向を変更して、露光位置を変えながら繰り返し露光を行うことで、配向膜全体を、所望の配向状態になるように露光を行った。

（光学異方性層の形成）
比較例１と同様にして光学異方性を形成した。

作製した光学異方性層の液晶化合物由来の光軸が１８０°回転する１周期は、１０μｍであった。

［実施例４１］
実施例１と同様にして支持体を作製し、配向膜を形成した。

（配向膜の露光）
比較例４１と同様にして、配向膜の露光を行った。

（光学異方性層の形成）
実施例１と同様にして光学異方性を形成した。

［比較例４２〜４３］
配向膜の露光において、配向パターンの周期を変化させた以外は比較例４１と同様にして光学異方性部材を作製した。

［実施例４２〜４３］
配向膜の露光において、配向パターンの周期を変化させた以外は実施例４１と同様にして光学異方性部材を作製した。

［比較例４４］
比較例１と同様にして支持体を作製し、配向膜を形成した。

（配向膜の露光）
比較例４１と同様にして、配向膜の露光を行った。

（反射コレステリック液晶層の形成）
比較例４と同様にして、反射コレステリック液晶層を形成した。

作製した反射コレステリック液晶層の液晶化合物由来の光軸が１８０°回転する１周期は、１０μｍであった。

［実施例４４］
実施例１と同様にして支持体を作製し、配向膜を形成した。

（配向膜の露光）
比較例４１と同様にして、配向膜の露光を行った。

（反射コレステリック液晶層の形成）
実施例４と同様にして、反射コレステリック液晶層を形成した。

［比較例４５〜４６］
配向膜の露光において、配向パターンの周期を変化させた以外は比較例４４と同様にして光学異方性部材を作製した。

［実施例４５〜４６］
配向膜の露光において、配向パターンの周期を変化させた以外は実施例４４と同様にして光学異方性部材を作製した。

なお、比較例１〜比較例６および実施例１〜実施例６、実施例１１、実施例１２、比較例２１〜比較例２８、実施例２１〜実施例２８、比較例３１〜比較例３８、実施例３１〜実施例３８、比較例４１〜比較例４６、実施例４１〜実施例４６に用いた配向膜は波長３２５ｎｍの光に対し吸収を有する。また、実施例１〜６、実施例１１、実施例１２、実施例２１〜実施例２８、実施例３１〜実施例３８、実施例４１〜実施例４６の支持体は波長３２５ｎｍの光を９０％以上吸収する。
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屈折させる各種の用途に好適に利用可能である。

１０、１２ 光学素子
２０ 支持体
２４ 配向膜
２６、３４ 光学異方性層
２７ コレステリック液晶層（光学異方性層）
３０ 液晶化合物
３０Ａ 光軸
３６ 主支持体
３８ 光吸収層
４０ ディスプレイ
４２ 導光板
６０，８０ 露光装置
６２，８２ レーザ
６４，８４ 光源
６８ ビームスプリッター
７０Ａ，７０Ｂ，９０Ａ，９０Ｂ ミラー
７２Ａ，７２Ｂ，９６ λ／４板
８６．９４ 偏光ビームスプリッター
９２ レンズ
Ｒ_R 赤色光の右円偏光
Ｍ レーザ光
ＭＡ，ＭＢ 光線
ＭＰ Ｐ偏光
ＭＳ Ｓ偏光
Ｐ_O 直線偏光
Ｐ_R 右円偏光
Ｐ_L 左円偏光
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ 絶対位相
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ 等位相面
Ｕ 使用者

Claims (27)

1. 液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された光学異方性層と、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、
   前記支持体の一方の表面に前記配向膜を形成する配向膜形成工程と、
   前記配向膜上に光学異方性層を形成する光学異方性層形成工程とを有し、
   前記配向膜は、光配向材料を含有し、
   前記配向膜形成工程において、前記配向膜の面内の異なる位置に偏光方向の異なる光を露光する露光工程を有し、
   前記支持体は、前記露光工程において偏光した光を照射することによって前記配向膜に光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する光学素子の製造方法。
2. 前記露光工程は、前記配向膜に２つ以上の偏光したビームを干渉させて露光する請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記露光工程は、偏光回折光学素子に光を入射させ、前記偏光回折光学素子によって偏光変換された光を、配向膜に露光する請求項１に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記露光工程は、集光した偏光ビームの偏光方向を任意に変えて、前記配向膜面内の異なる位置を露光する請求項１に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記配向膜を露光する光がレーザー光である請求項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２つ以上の偏光したビームがレーザー光である請求項２に記載の光学素子の製造方法。
7. 前記２つ以上の偏光したビームの少なくとも２つのビームの波長が等しい請求項２または６に記載の光学素子の製造方法。
8. 前記２つ以上の偏光したビームの少なくとも２つのビームの光強度が等しい請求項２、６および７のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
9. 前記２つ以上の偏光したビームの少なくとも２つのビームが異なる偏光である請求項２、６〜８のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
10. 前記２つ以上の偏光したビームが直交する偏光を含む請求項２、６〜９のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
11. 前記２つ以上の偏光したビームが左円偏光と右円偏光とを含む請求項２、６〜１０のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
12. 前記露光工程において、前記２つ以上の偏光したビームを干渉させた干渉光の偏光状態が周期パターンを有する請求項２、６〜１１のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
13. 前記配向膜は、光化学反応により、前記２つ以上の偏光したビームを干渉させた干渉光の偏光状態の周期パターンに応じて異方性を発現させる請求項１２に記載の光学素子の製造方法。
14. 前記光学異方性層は、前記配向膜の異方性の周期パターンに応じた、液晶配向パターンを有する請求項１３に記載の光学素子の製造方法。
15. 前記偏光回折光学素子が前記配向膜を露光する光の波長λｅに対し、λｅ／２の位相差を有する請求項３に記載の光学素子の製造方法。
16. 前記偏光回折光学素子に入射する光が直線偏光である、請求項３または１５に記載の光学素子の製造方法。
17. 前記集光した偏光ビームが直線偏光である、請求項４に記載の光学素子の製造方法。
18. 前記露光工程において露光された前記配向膜は、前記液晶化合物を、前記液晶化合物由来の光学軸の向きが前記配向膜を露光した光の偏光方向に応じた配向パターンとなるように配向させる請求項１〜１７のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
19. 前記露光工程において露光された前記配向膜は、前記液晶化合物を、前記液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している配向パターンとなるように配向させる請求項１〜１８のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
20. 前記配向膜の光吸収帯域の少なくとも一部の波長が２００ｎｍ〜５００ｎｍである請求項１〜１９のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
21. 前記光学異方性層形成工程の後に前記支持体を剥離する剥離工程を有する請求項１〜２０のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
22. 前記支持体は、前記配向膜の光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域の光を吸収する光吸収層を有し、
    前記光学異方性層形成工程の後に支持体と前記光吸収層を共に剥離する剥離工程を有する請求項１〜２１のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
23. 請求項１〜２２のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法によって作製された光学素子であって、
    液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層と配向層と支持体とをこの順に有し、
    前記光学異方性層は、前記液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
    前記配向層は、光配向材料を含有し、
    前記支持体は、前記配向膜の光化学反応が生じる光吸収帯域と重複する光吸収帯域を有する光学素子。
24. 前記光学異方性層は、入射した光を回折して透過する機能を有する請求項２３に記載の光学素子。
25. 前記光学異方性層は、厚み方向において前記液晶化合物の配向がねじれ性を持つ領域を有する請求項２３または２４に記載の光学素子。
26. 前記光学異方性層は、コレステリック配向を有する請求項２３に記載の光学素子。
27. 前記光学異方性層は、入射した光を回折して反射する機能を有する請求項２６に記載の光学素子。

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