(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な方法で液晶レンズ等の光学素子を製造できる製造方法、および、この製造方法で製造した光学素子を提供する。【解決手段】基板１２の一方の表面に、光学軸が一方向となるように液晶化合物を配向する配向処理を施し、基板の表面に、液晶化合物と、光の照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤とを含む配向膜組成物の塗膜を形成し、塗膜の一部にキラル剤が感光する光を照射し、光を照射した塗膜を硬化して配向膜１４を形成し、配向膜１４の表面に液晶化合物を含む組成物によって液晶層１６を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の表面に、液晶化合物に由来する光学軸が一方向となるように液晶化合物を配向するための配向処理を施し、
前記配向処理を施した基板の表面に、液晶化合物と、光の照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤と、を含む配向膜組成物を塗布して、塗膜を形成し、
前記配向膜組成物の塗膜の一部に前記キラル剤が感光する光を照射し、
前記光を照射した前記配向膜組成物の塗膜を硬化して配向膜を形成し、
前記配向膜の表面に、液晶化合物を含む組成物を塗布して硬化することで液晶層を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記配向膜組成物の塗膜に照射する光が、スポット光である、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記スポット光のスポット形状が、円形または楕円形である、請求項２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記配向膜組成物の塗膜に照射する光が、線状の光である、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記液晶層が、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
液晶化合物および光の照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤を用いて形成された配向膜と、前記配向膜に積層される液晶層と、を有し、
前記配向膜は、一方の表面である第１面では、前記液晶化合物に由来する光学軸が一方向に配向しており、他方の表面である第２面では、前記液晶化合物に由来する光学軸の向きが、少なくとも１つの方向に向かって連続的に回転しながら変化し、かつ、途中で、前記液晶化合物に由来する光学軸の向きの回転方向が逆転する、液晶配向パターンを有し、
前記液晶層は、前記配向膜の前記第２面に積層されるものであり、前記配向膜の前記第２面側の表面において、前記液晶化合物が、前記配向膜の前記第２面における前記液晶配向パターンに応じて配向されていることを特徴とする光学素子。
【請求項７】
前記液晶層が、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層である、請求項６に記載の光学素子。
【請求項８】
前記配向膜の前記第２面における前記液晶配向パターンが、
前記液晶化合物に由来する光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する方向を、複数、有し、かつ、
前記液晶化合物に由来する光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する、前記複数の方向が、１点で交差し、さらに、
前記複数の方向が交差する前記１点において、前記液晶化合物に由来する光学軸の向きの回転方向が逆転する、液晶配向パターンである、請求項６または７に記載の光学素子。
【請求項９】
前記配向膜の前記第２面における前記液晶配向パターンが、
前記液晶化合物に由来する光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する方向を、１方向のみ有する、液晶配向パターンである、請求項６または７に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の製造方法、および、光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶化合物を含む組成物を用いて形成した液晶層において、液晶化合物に由来する光学軸の向きを制御することにより、入射した光を所望の方向に回折して透過する液晶レンズ（液晶回折レンズ）が得られる。
一例として、液晶化合物に由来する光学軸の向きが、液晶層の面内における所定の方向に向かって、連続的に回転しながら変化するように液晶化合物を配向する、液晶配向パターンが例示される。この液晶配向パターンによれば、液晶層に入射した円偏光の旋回方向に応じて、光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する方向または逆方向に、光を回折できる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、光学的に透明な電極膜と配向膜とを有する２枚の透明基板が一定の隙間を保って保持され、透明基板の隙間に液晶化合物（液晶）が封入され、かつ、配向膜の片方または両方の表面に配向処理が施された、偏光分離機能を有するフレネルゾーンプレートが記載されている。
具体的には、特許文献１には、配向膜の表面に、液晶化合物の配向方位が一方向に左右対称に分布するように配向処理が施された、１次元のフレネルゾーンプレートが記載されている。言い換えれば、特許文献１には、液晶化合物に由来する光学軸の向きが一方向に向かって連続的に回転しながら変化し、かつ、一方向に向かう或る位置において、光学軸の向きの回転方向が逆転するように配向処理が施された、１次元のフレネルゾーンプレートが記載されている。
【０００４】
また、特許文献１には、配向膜の表面に、液晶化合物の配向方位が点対称に分布するように配向処理が施された、２次元のフレネルゾーンプレートも記載されている。言い換えれば、特許文献１には、液晶化合物に由来する光学軸の向きが、中心から放射状に、連続的に回転するように配向処理が施された、２次元のフレネルゾーンプレートが記載されている。この２次元のフレネルゾーンプレートでは、放射の中心点を通過する直線上における液晶化合物に由来する光学軸の回転方向は、中心で逆転する。
【０００５】
特許文献１に記載されるフレネルゾーンプレートは、入射する円偏光の旋回方向に応じて、凸レンズまたは凹レンズとして作用する。
例えば、特許文献１に記載されるフレネルゾーンプレートは、左円偏光が入射した場合には、凸レンズとして作用して光を集光し、右円偏光が入射した場合には、凹レンズとして作用して、光を拡散する。
【０００６】
また、特許文献２には、配向方向が一方向に向かって連続的に回転するように、表面がパターン化されたパターン配向膜を有し、このパターン配向膜の表面に、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層を形成した反射構造体が記載されている。
この反射構造体においては、パターン配向膜の作用によって、コレステリック液晶層は、液晶化合物に由来する光学軸の向きが、面内の一方向に向か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。
その結果、特許文献２の反射構造体は、入射光（入射する円偏光）に対する光の反射方向が、鏡面反射に対して、光学軸が連続的に回転する一方向に変化する。例えば、特許文献２の反射構造体に、法線方向（コレステリック液晶層の表面と直交する方光）から光が入射した場合には、反射光は、鏡面反射（再帰反射）ではなく、光学軸が連続的に回転する一方向に向かって傾いて反射される。
【０００７】
この光の反射方向は、コレステリック液晶層における、光学軸が連続的に回転する一方向に向かう光学軸の回転方向よって異なる。
例えば、特許文献２の反射構造体において、光学軸が連続的に回転する一方向をｘ方向として、法線方向から光（円偏光）が入射した際に、ｘ方向に向かう光学軸の回転方向が時計回りである場合には、光はｘ方向に傾いて反射される。逆に、ｘ方向に向かう光学軸の回転方向が反時計回りである場合には、光はｘ方向と逆方向に傾いて反射される。
従って、特許文献２の反射構造体では、光学軸が連続的に回転する一方向において、光学軸の回転方向を途中で逆転させることにより、光を集光反射または拡散反射する反射構造体を得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２７４８４７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／１９４９６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１および特許文献２等に記載されるように、液晶化合物に由来する光学軸の向きを制御した液晶層によれば、入射した光を所望の方向に回折する液晶レンズおよび反射構造体等の光学素子が得られる。
【００１０】
しかしながら、このように液晶化合物を配向する配向膜を形成するためには、微小領域において高精細な配向の制御を行う必要である。
これに対応するために、液晶レンズの製造における配向膜の形成では、例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）のナノプローブを用いるナノラビング法、ダイヤモンド針およびサファイア針等のマイクロニードルを用いるマイクロラビング法、ＮＤ：ＹＡＧレーザ書き込みによる書き込み等による配向処理を行う必要がある。
そのため、液晶レンズの製造では、配向膜の形成に、非常に手間と時間がかかり、また、大掛かりな装置が必要になってしまう。
【００１１】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、簡易な方法で液晶レンズ等の光学素子を製造できる光学素子の製造方法、および、この光学素子の製造方法で製造できるレンズ等の光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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］  基板の一方の表面に、液晶化合物に由来する光学軸が一方向となるように液晶化合物を配向するための配向処理を施し、
配向処理を施した基板の表面に、液晶化合物と、光の照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤と、を含む配向膜組成物を塗布して、塗膜を形成し、
配向膜組成物の塗膜の一部にキラル剤が感光する光を照射し、
光を照射した配向膜組成物の塗膜を硬化して配向膜を形成し、
配向膜の表面に、液晶化合物を含む組成物を塗布して硬化することで液晶層を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
［２］  配向膜組成物の塗膜に照射する光が、スポット光である、［１］に記載の光学素子の製造方法。
［３］  スポット光のスポット形状が、円形または楕円形である、［２］に記載の光学素子の製造方法。
［４］  配向膜組成物の塗膜に照射する光が、線状の光である、［１］に記載の光学素子の製造方法。
［５］  液晶層が、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層である、［１］〜［４］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
［６］  液晶化合物および光の照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤を用いて形成された配向膜と、配向膜に積層される液晶層と、を有し、
配向膜は、一方の表面である第１面では、液晶化合物に由来する光学軸が一方向に配向しており、他方の表面である第２面では、液晶化合物に由来する光学軸の向きが、少なくとも１つの方向に向かって連続的に回転しながら変化し、かつ、途中で、液晶化合物に由来する光学軸の向きの回転方向が逆転する、液晶配向パターンを有し、
液晶層は、配向膜の第２面に積層されるものであり、配向膜の第２面側の表面において、液晶化合物が、配向膜の第２面における液晶配向パターンに応じて配向されていることを特徴とする光学素子。
［７］  液晶層が、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層である、［６］に記載の光学素子。
［８］  配向膜の第２面における液晶配向パターンが、液晶化合物に由来する光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する方向を、複数、有し、かつ、液晶化合物に由来する光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する、複数の方向が、１点で交差し、さらに、複数の方向が交差する１点において、液晶化合物に由来する光学軸の向きの回転方向が逆転する、液晶配向パターンである、［６］または［７］に記載の光学素子。
［９］  配向膜の第２面における液晶配向パターンが、液晶化合物に由来する光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する方向を、１方向のみ有する、液晶配向パターンである、［６］または［７］に記載の光学素子。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な方法で液晶レンズ等の光学素子を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の光学素子の一例を概念的に示す図である。
【図２】図１に示す光学素子の配向膜を概念的に示す図である。
【図３】図１に示す光学素子の配向膜の下面を概念的に示す図である。
【図４】図１に示す光学素子の配向膜の上面を概念的に示す図である。
【図５】図１に示す光学素子の配向膜と液晶層との界面の近傍を概念的に示す図である。
【図６】図１に示す光学素子の液晶層の下面を概念的に示す図である。
【図７】図１に示す光学素子の液晶層の作用を説明するための概念図である。
【図８】図１に示す光学素子の液晶層の作用を説明するための概念図である。
【図９】図１に示す光学素子の作用を説明するための概念図である。
【図１０】本発明の光学素子の別の例を概念的に示す図である。
【図１１】図１０に示す光学素子の配向膜の上面を概念的に示す図である。
【図１２】図１０に示す光学素子の配向膜と液晶層との界面の近傍を概念的に示す図である。
【図１３】図１０に示す光学素子の液晶層の下面の概念的に示す図である。
【図１４】図１０に示す光学素子の液晶層の作用を説明するための概念図である。
【図１５】図１０に示す光学素子の液晶層の作用を説明するための概念図である。
【図１６】図１０に示す光学素子の作用を説明するための概念図である。
【図１７】図１に示す光学素子の製造方法の一例を説明するための概念図である。
【図１８】本発明の光学素子の別の例を概念的に示す図である。
【図１９】図１８に示す光学素子の配向膜の下面を概念的に示す図である。
【図２０】図１８に示す光学素子の配向膜の上面を概念的に示す図である。
【図２１】図１８に示す光学素子の液晶層の下面を概念的に示す図である。
【図２２】図１８に示す光学素子の製造方法の一例を説明するための概念図である。
【図２３】本発明の実施例に用いたマスクの概念図である。
【図２４】本発明の実施例に用いたマスクの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
図１に、本発明の光学素子の一例を概念的に示す。
図１に示す光学素子１０は、基板１２と、配向膜１４と、液晶層１６とを有する。
【００１８】
本発明の光学素子１０において、配向膜１４は、液晶化合物と、光の照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤とを用いて形成される。
また、配向膜１４は、基板１２側の表面１４ａでは、面内において、液晶化合物に由来する光学軸の向きが一方向すなわち図中の矢印Ｘ方向（図中横方向）に向かうように、配向している。さらに、配向膜１４は、液晶層１６側の表面１４ｂでは、液晶化合物に由来する光学軸の向きが、面内の少なくとも一方向すなわち矢印Ｘ方向に向かって、連続的に回転しながら変化し、かつ、途中で、液晶化合物に由来する光学軸の向きの回転方向が逆転する、液晶配向パターンを有する（図２〜図４参照）。
なお、液晶化合物に由来する光学軸とは、液晶化合物において屈折率が最も高くなる軸であり、例えば、棒状液晶化合物の場合は長軸が該当する。
光学素子１０においては、配向膜１４の基板１２側の表面１４ａが、本発明における第１面に対応し、配向膜１４の液晶層１６側の表面１４ｂが、本発明における第２面に対応する。
【００１９】
以下の説明では、図１中の上方すなわち液晶層１６側を『上』、図中下方すなわち基板１２側を『下』とも言う。これに応じて、配向膜１４の基板１２側の表面１４ａを『下面１４ａ』、配向膜１４の液晶層１６側の表面１４ｂを『上面１４ｂ』とも言う。
また、以下の説明では、液晶化合物に由来する光学軸を、単に『液晶化合物の光学軸』または『光学軸』とも言う。
さらに、以下の説明では、光学軸の向きが回転することを、単に『光学軸が回転』とも言う。加えて、以下の説明では、光学軸が、一方向に向かって連続的に回転しながら変化することを、単に、『光学軸が一方向に向かって回転する』とも言う。
また、以下の説明では、『矢印Ｘ方向』を、単に『Ｘ方向』とも言う。
【００２０】
本発明の光学素子１０において、液晶層１６の下面（配向膜１４側の表面）では、液晶化合物が、配向膜１４の上面１４ｂにおける液晶配向パターンに応じて、配向される。
すなわち、光学素子１０の液晶層１６は、下面では、面内において、液晶化合物の光学軸が、Ｘ方向に向かって回転し、かつ、途中で光学軸の回転方向が逆になるように、液晶化合物が配向される、液晶配向パターンを有する。
【００２１】
このような本発明の光学素子１０は、後述する本発明の光学素子の製造方法で製造できる。
【００２２】
基板１２は、配向膜１４および液晶層１６を支持するものである。
基板１２には、制限はなく、配向膜１４および液晶層１６を支持可能であれば、各種のシート状物（フィルム、板状物）が利用可能である。
一例として、ガラス、ならびに、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などの樹脂製のフィルム等からなる基板１２が例示される。
【００２３】
基板１２は、透明（光透過性）でも、不透明でもよい。
ただし、本発明の光学素子が、基板１２を有する状態でレンズのように光を透過する用途に用いられる場合には、基板１２は、透明であるのが好ましい。具体的には、基板１２が透明である場合には、基板１２は、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）  Ｋ  ７３６１−１（１９９６）に準拠する全光線透過率が、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。
【００２４】
図示例の光学素子１０において、基板１２の表面には配向処置が施されている。この配向処理は、配向膜１４の下面１４ａにおける液晶化合物を、光学軸がＸ方向に一致するように配向するための、配向処理である。例えば、基板１２の表面は、Ｘ方向にラビングによる配向処理が行われている。
すなわち、光学素子１０において、基板１２は、配向膜１４の下面１４ａの液晶化合物を配向する、配向膜としての作用も有する。
基板１２の表面の配向処理の方法には、制限はなく、ラビングによる配向処理、ならびに、光配向膜および無機化合物の斜方蒸着膜などの配向膜を設ける方法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
【００２５】
なお、本発明の光学素子は、基板１２を有さなくてもよい。
すなわち、本発明の光学素子は、後述する本発明の光学素子の製造によって液晶層１６を形成した後、基板１２を剥離してもよく、あるいは、基板１２を剥離した後、ガラス板等の他の支持体に貼着されてもよく、あるいは、後述する実施例に示すように、他の支持体に貼着した後、基板１２を剥離してもよい。
【００２６】
基板１２の一方の表面には、配向膜１４が設けられる。
なお、本発明の光学素子は、図示例の光学素子１０のように、基板１２の一方の面のみに配向膜１４および液晶層１６を有する構成に制限はされない。すなわち、本発明の光学素子は、基板１２の両面に、上述のような配向処理を施し、さらに、後述する配向膜１４および液晶層１６を有する構成であってもよい。
【００２７】
配向膜１４は、後述する液晶層１６の液晶化合物を配向するための膜である。
図２に、配向膜１４を概念的に示す。なお、図２は、配向膜１４を図１と同方向から見た図であり、すなわち、光学素子１０を基板１２の面方向に見た図である。
また、図３に、配向膜１４の下面１４ａ（基板１２側の表面）を、図４に、配向膜１４の上面１４ｂ（液晶層１６側の表面）を、それぞれ、概念的に示す。すなわち、図３は、配向膜１４を、図１および図２の下方から見た図であり、図４は、配向膜１４を、図１および図２の上方から見た図であり、すなわち平面図である。
【００２８】
上述のように、配向膜１４は、液晶化合物と、光の照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤とを用いて形成される。以下の説明では、螺旋誘起力のことをＨＴＰとも言う。なお、ＨＴＰとは、『Helical Twisting Power』の略である。
配向膜１４は、下面１４ａでは、光学軸がＸ方向と一致するように、液晶化合物２０が配向されている。なお、図示例において、液晶化合物２０は、一例として、棒状液晶化合物であり、液晶化合物２０の長手方向と光学軸の方向とが一致している。この点に関しては、図１０および図１８に示す光学素子の液晶化合物も同様である。
他方、配向膜１４の上面１４ｂでは、面内において、液晶化合物２０の光学軸が、図中のＸ方向に向かって回転しており、かつ、Ｘ方向の途中で、光学軸の回転方向が逆転する、液晶配向パターンを有する。図示例においては、上面１４ｂにおける液晶化合物２０は、Ｘ方向に向かって、光学軸をＸ方向と一致した状態から、光学軸が反時計回りに回転して、１８０°回転した時点で回転方向が逆転し、下流に向けて時計回りに１８０°回転する、液晶配向パターンを有する。
液晶化合物２０の光学軸がＸ方向（一方向）に回転しているとは、具体的には、Ｘ方向に沿って配列されている液晶化合物２０の光学軸と、Ｘ方向とが成す角度が、Ｘ方向の位置によって異なっており、Ｘ方向に向かって、光学軸と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、『液晶化合物の光学軸が一方向に回転している』とは、具体的には、『液晶化合物に由来する光学軸の向きが、一方向に向かって、連続的に回転しながら変化している』ことを示すのは、上述のとおりである。
【００２９】
なお、本発明の光学素子において、配向膜１４の上面１４ｂにおける液晶化合物２０の配向パターンは、この構成に制限はされず、各種の配向パターンが利用可能である。
例えば、Ｘ方向に向かって、光学軸が所定角度、回転して、その後、光学軸の回転方向を逆転して、Ｘ方向に向かって、光学軸が所定角度、回転することを、繰り返す液晶配向パターンであってもよい。すなわち、図示例であれば、Ｘ方向に向かって、光学軸が反時計回りに１８０°回転し、次いで、光学軸の回転方向を逆転して、光学軸が時計回りに１８０°回転することを、Ｘ方向に向かって繰り返すような液晶配向パターンであってもよい。
なお、後述するが、液晶化合物２０の光学軸の回転角度は、１８０°に制限はされず、１８０°未満、例えば９０°等でもよく、あるいは、１８０°超、例えば３６０°等でもよい。
【００３０】
また、配向膜１４の下面１４ａにおける液晶化合物２０の光学軸の向きも、図示例のように、Ｘ方向すなわち上面１４ｂにおいて光学軸の向きが変化する方向と、一致する方向に制限はされない。例えば、図示例であれば、配向膜１４の下面１４ａの液晶化合物２０の光学軸の向きが、全て、Ｘ方向と直交する方向（後述するＹ方向）と一致していてもよい。
【００３１】
配向膜１４は、キラル剤と、液晶化合物とを用いて形成される。従って、配向膜１４に含まれる液晶化合物２０は、キラル剤の作用によって、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って捩れ配向される。図２に示すように、配向膜１４において、液晶化合物２０の螺旋軸の捩れ方向は、一例として、右捩れである。
上述のように、配向膜１４の下面１４ａでは、液晶化合物２０の光学軸の方向は、Ｘ方向に一致している。一方で、配向膜１４の上面１２ｂでは、液晶化合物２０の光学軸が、Ｘ方向に向かって連続的に回転している。さらに、キラル剤は、光の照射によってＨＴＰが変化するものである。
すなわち、配向膜１４では、Ｘ方向に向かって、液晶化合物２０の捩れ角が、漸次、変化している。
【００３２】
図３および図４に示すように、配向膜１４において、液晶化合物２０は、（矢印）Ｘ方向と、Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向とに、二次元的に配列されている。従って、図１および図２において、矢印Ｙ方向は紙面と直交する方向になる。以下の説明では、『矢印Ｙ方向』を、単に『Ｙ方向』とも言う。
また、図３および図４に示すように、Ｙ方向に配列される液晶化合物２０、すなわち、Ｘ方向の各列では、光学軸の方向が、等しい。すなわち、配向膜１４において、Ｙ方向に配列される液晶化合物２０は、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿った捩れ配向において、液晶化合物２０の捩れ角が等しい。従って、配向膜１４は、Ｘ方向のみに、液晶化合物２０の捩れ角が異なり、上面１４ｂにおいて光学軸が回転する。
【００３３】
具体的には、液晶化合物２０のＸ方向の各列を、Ｘ方向に向かって、ｘ１列、ｘ２列、……、ｘ１３列とすると、配向膜１４の液晶化合物２０は、ｘ１列では、下面１４ａにおいて光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って１８０°捩れ配向されて、上面１４ｂでは光学軸はＸ方向と一致している（液晶化合物２０の捩れ角は１８０°）。
ｘ２列では、液晶化合物２０は、下面１４ａで光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って１５０°捩れ配向されて、上面１４ｂでは光学軸がＸ方向に対して３０°傾いた状態になっている（液晶化合物２０の捩れ角は１５０°）。
ｘ３列では、液晶化合物２０は、下面１４ａで光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って１２０°捩れ配向されて、上面１４ｂでは光学軸はＸ方向に対して６０°傾いた状態になっている（液晶化合物２０の捩れ角は１２０°）。
ｘ４列では、液晶化合物２０は、下面１４ａで光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って９０°捩れ配向されて、上面１４ｂでは光学軸はＸ方向に対して９０°傾いた状態になっている（液晶化合物２０の捩れ角は９０°）。
ｘ５列では、液晶化合物２０は、下面１４ａで光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って６０°捩れ配向されて、上面１４ｂでは光学軸はＸ方向に対して１２０°傾いた状態になっている（液晶化合物２０の捩れ角は６０°）。
ｘ６列では、液晶化合物２０は、下面１４ａで光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って３０°捩れ配向されて、上面では光学軸はＸ方向に対して１５０°傾いた状態になっている（液晶化合物２０の捩れ角は３０°）。
ｘ７列では、液晶化合物２０は、捩れ配向されておらず、下面１４ａ側で光学軸をＸ方向と一致した状態のまま、上面１４ｂでも光学軸はＸ方向に一致している（液晶化合物２０の捩れ角は０°）。
ｘ８列では、ｘ６列と同様、液晶化合物２０は、下面１４ａで光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って３０°捩れ配向されて、上面１４ｂでは光学軸はＸ方向に対して１５０°傾いた状態になっている（液晶化合物２０の捩れ角は３０°）。
ｘ９列では、ｘ５列と同様、液晶化合物２０は、下面１４ａで光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って６０°捩れ配向されて、上面１４ｂでは光学軸はＸ方向に対して１２０°傾いた状態になっている（液晶化合物２０の捩れ角は６０°）。
ｘ１０列では、ｘ４列と同様、液晶化合物２０は、下面１４ａで光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って９０°捩れ配向されて、上面１４ｂでは光学軸はＸ方向に対して９０°傾いた状態になっている（液晶化合物２０の捩れ角は９０°）。
ｘ１１列では、ｘ３列と同様、液晶化合物２０は、下面１４ａで光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って１２０°捩れ配向されて、上面１４ｂでは光学軸はＸ方向に対して６０°傾いた状態になっている（液晶化合物２０の捩れ角は１２０°）。
ｘ１２列では、ｘ２列と同様、液晶化合物２０は、下面１４ａで光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って１６０°捩れ配向されて、上面１４ｂでは光学軸はＸ方向に対して３０°傾いた状態になっている（液晶化合物２０の捩れ角は１６０°）。
ｘ１３列では、ｘ１列と同様、液晶化合物２０は、下面１４ａで光学軸をＸ方向と一致した状態から、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って１８０°捩れ配向されて、上面１４ｂでは光学軸はＸ方向と一致している（液晶化合物２０の捩れ角は１８０°）。
【００３４】
なお、本発明において、捩れ配向した液晶化合物２０の捩れ角とは、配向膜１４における、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って捩れ配向された液晶化合物２０の、下面１４ａから上面１４ｂに到るまでの捩れ角度である。
【００３５】
すなわち、配向膜１４の液晶化合物２０は、Ｘ方向に向かって、ｘ１列〜ｘ７列の間では、捩れ角が、最大の１８０°から、漸次、減少して最小の０°になり、ｘ７列〜ｘ１３列の間では、捩れ角が、最小の０°から、漸次、増加して最大の１８０°となる。
従って、配向膜１４の上面１４ｂにおける液晶化合物２０の光学軸の回転方向は、ｘ１列〜ｘ７列では、Ｘ方向に向かって反時計回りで、ｘ７列で回転方向が逆転して、ｘ７列〜ｘ１３列では、Ｘ方向に向かって時計回りとなる。
【００３６】
本発明の光学素子１０において、配向膜１４における液晶化合物２０の捩れ角は、図示例の０〜１８０°に制限はされず、任意の捩れ角が利用可能である。
配向膜１４における液晶化合物２０の最大捩れ角および最小捩れ角は、配向膜１４におけるキラル剤の種類、配向膜１４に添加するキラル剤の添加量、後述する本発明の製造方法における配向膜組成物の塗膜に照射する光の大きさ（スポットサイズ、線幅）、および、同光の光量等によって調節可能である。
【００３７】
また、配向膜１４の上面１４ｂにおいて、液晶化合物２０の光学軸の回転方向が逆転するまでの光学軸の回転角度も、図示例の１８０°に制限はされず、任意の回転角度が利用可能である。
配向膜１４の上面１４ｂにおける、液晶化合物２０の光学軸の回転方向が逆転する光学軸の回転角度は、配向膜１４におけるキラル剤の種類、配向膜１４に添加するキラル剤の添加量、後述する本発明の製造方法における、配向膜組成物の塗膜に照射する光の大きさ、同光の間隔、および、同光の光量等によって調節可能である。
【００３８】
配向膜１４の厚さにも、特に制限はなく、配向膜１４を形成する液晶化合物の種類、キラル剤などの配向膜１４に添加される成分等に応じて、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物２０の、目的とする最大の捩れ角を実現できる厚さを、適宜、設定すればよい。
配向膜１４の厚さは、０．１〜１０μｍが好ましく、０．１〜５μｍがより好ましく、０．１〜１μｍがさらに好ましい。
【００３９】
配向膜１４は、一例として、重合性液晶化合物を、厚さ方向に沿って伸びる螺旋軸に沿った捩れ配向した状態とした上で、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させて形成する。
なお、本発明においては、上面１４ｂにおいてのみ、液晶化合物２０の光学軸が、Ｘ方向（一方向）に向かって回転してればよい。従って、配向膜１４が完成した時点では、液晶化合物２０は液晶性を示さなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、液晶性を失っていてもよい。
【００４０】
配向膜１４の形成に用いる材料としては、一例として、液晶化合物およびキラル剤を含む、配向膜１４を形成するための液晶組成物、すなわち、本発明の製造方法における配向膜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、配向膜組成物に添加されるキラル剤は、上述のように、光の照射によってＨＴＰが変化するキラル剤である。
【００４１】
−−重合性液晶化合物−−
重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、図示例のように棒状液晶化合物であるのが好ましい。
配向膜１４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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、これ以外の重合性液晶化合物としては、特開昭５７−１６５４８０号公報に開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキサン化合物等を用いることができる。さらに、高分子液晶化合物としては、液晶性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。
【００４４】
また、配向膜組成物中の重合性液晶化合物の添加量は、配向膜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。
【００４５】
−−界面活性剤−−
配向膜１４を形成する際に用いる配向膜組成物は、界面活性剤を含有してもよい。
界面活性剤は、液晶化合物を安定的にまたは迅速にプレーナー配向とする効果を寄与する、配向制御剤（水平配向剤）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。
【００４６】
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。
【００４７】
配向膜組成物中における、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。
【００４８】
−−キラル剤（光学活性化合物）−−
キラル剤（カイラル剤）は配向膜１４における液晶化合物２０の螺旋構造を誘起する機能を有する。本発明では、光の照射によって、ＨＴＰ（螺旋誘起力）が変化するキラル剤を用いる。
光の照射によってＨＴＰが変化するキラル剤を用いることにより、後述するように、マスクを介した配向膜組成物の塗膜への光照射など、配向膜組成物の塗膜の一部にキラル剤が感光する光を照射することによって、照射した光の中心から外方向に向かって、キラル剤のＨＴＰを連続的に変化させることができる。これにより、配向膜１４の面内で、例えばＸ方向に液晶化合物２０の捩れ角を変化させることができ、上述したように、配向膜１４の上面１４ｂにおいて、液晶化合物２０の光学軸がＸ方向に向かって回転し、かつ、Ｘ方向の途中で光学軸の回転方向が逆転する、液晶配向パターンを形成できる。
光照射によってＨＴＰが変化するキラル剤は、光照射によってＨＴＰが低下するキラル剤でも、光照射によってＨＴＰが増加するキラル剤でもよい。なお、ＨＴＰが変化するキラル剤は、光照射によってＨＴＰが低下するキラル剤が、一般的である。
【００４９】
キラル剤は、光の照射によってＨＴＰが変化するものであれば、公知の化合物が利用可能である。
なお、キラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向および／または螺旋ピッチが異なる。従って、配向膜組成物に用いるキラル剤は、目的とする液晶化合物２０の螺旋ピッチ、目的とする液晶化合物２０の捩れ角、光学素子１０の主たる用途（集光または光拡散など）等に応じて、適宜、選択すればよい。この点に関しては、後述する液晶組成物でも同様である。
キラル剤としては、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に記載のキラル剤、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。
【００５０】
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。
【００５１】
キラル剤は、光異性化基を有してもよい。キラル剤が光異性化基を有する場合には、光の照射によってキラル剤のＨＴＰを変化させ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。
【００５２】
配向膜組成物における、キラル剤の含有量は、捩れ配向される液晶化合物２０の最大の捩れ角を実現できる量を、キラル剤の種類等に応じて、適宜、設定すればよい。
キラル剤の含有量は、液晶化合物の含有モル量に対して０．１〜３０質量％が好ましく、０．１〜１５質量％がより好ましい。
【００５３】
−−重合開始剤−−
配向膜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。
配向膜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％であるのがより好ましい。
【００５４】
−−架橋剤−−
配向膜組成物は、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、配向膜組成物の固形分質量に対して、１〜２０質量％が好ましく、３〜１０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、配向膜１４の安定性がより向上する。
【００５５】
−−その他の添加剤−−
配向膜組成物には、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。
【００５６】
配向膜組成物は、配向膜１４を形成する際には、液体（塗料）として用いられるのが好ましい。
配向膜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、エーテル類等が挙げられる。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。
【００５７】
光学素子１０は、配向膜１４（上面１４ｂ）の上に、液晶層１６を有する。
図５に、配向膜１４と液晶層１６との界面の近傍を概念的に示す。
本発明の光学素子１０において、液晶層１６は、下面（配向膜１４側の表面）では、液晶化合物２４が、配向膜１４の上面１４ｂの液晶化合物２０によって配向されて、配向膜１４の上面１４ｂにおける液晶配向パターンと同様の液晶配向パターンを有する。すなわち、光学素子１０の液晶層１６は、下面では、液晶化合物２４の光学軸が、Ｘ方向に向かって回転し、かつ、途中で回転方向が逆になる、液晶配向パターンを有する。
図示例の液晶層１６では、液晶化合物２４は、厚さ方向には捩れ配向されない通常の配向状態になっているので、液晶層１６の液晶化合物２４は、厚さ方向の全域にわたって、配向膜１４の上面１４ｂと同じ液晶配向パターンで、配向される。
【００５８】
本発明の光学素子１０において、液晶層１６は、一例として、液晶化合物を含む組成物（液晶組成物）を用いて形成される。
液晶層１６は、好ましい態様として、液晶層１６の厚さと、液晶層１６の形成に用いた液晶組成物中の液晶化合物の波長５５０ｎｍにおけるΔｎ（屈折率差）との積が、２００〜３５０ｎｍである場合、すなわち液晶層１６の厚さと上記液晶化合物のΔｎとの積が約λ／２である場合、液晶層１６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。
【００５９】
図６に、液晶層１６の下面を概念的に示す。
なお、図６は、液晶層１６の下面の液晶化合物２４の配向状態を示しているが、液晶層１６は、図５に示すように、厚さ方向には、この下面の液晶化合物２４から、同じ配向状態の液晶化合物２４が積み重ねられた構造を有するのは、上述のとおりである。
【００６０】
液晶層１６は、面内において、液晶化合物２４の光学軸の向きＸ方向に向かって連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。
一方、液晶層１６を形成する液晶化合物２４は、配向膜１４の上面１４ｂと同様、Ｘ方向と直交するＹ方向、すなわち光学軸が回転する一方向と直交するＹ方向では、光学軸の向きが等しい液晶化合物２４が等間隔で配列されている。言い換えれば、液晶層１６においては、Ｙ方向に配列される液晶化合物２４同士では、光学軸の向きとＸ方向とが成す角度が等しい。
【００６１】
光学軸とＸ方向とが成す角度が等しい液晶化合物２４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における波長５５０ｎｍ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。なお、ここでλ／２とは、面内レタデーションが、２００〜３５０ｎｍであることを意図する。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波長５５０ｎｍにおける屈折率差Δｎと液晶層１６の厚さとの積により算出される。ここで、液晶層１６における領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差とは、領域Ｒの面内における遅相軸の方向の屈折率と、遅相軸の方向に直交する方向の屈折率との差により定義される屈折率差である。すなわち、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎは、光学軸の方向の液晶化合物２４の屈折率と、領域Ｒの面内において光学軸に垂直な方向の液晶化合物２４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。
【００６２】
このような液晶層１６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７および図８に概念的に示す、液晶化合物２４の光学軸がＸ方向に向かって回転するが、Ｘ方向の途中で光学軸の回転方向が逆転しない、液晶層１６Ａを参照して、説明する。
なお、液晶層１６Ａは、液晶化合物２４の屈折率差と液晶層１６Ａの厚さとの積の値がλ／２であるとする。なお、ここでλ／２とは、上記値が、２００〜３５０ｎｍであることを意図する。
また、図７および図８では、図面を簡略化して作用を明確にするために、液晶層１６Ａは、配向膜１４側の表面の液晶化合物２４（液晶化合物分子）のみを示す。しかしながら、液晶層１６Ａも、図５に示す液晶層１６と、同様に、同方向に配向された液晶化合物２４が厚さ方向に積層された構成を有する。
【００６３】
図７に示すように、液晶層１６Ａの液晶化合物の屈折率差と液晶層１６Ａの厚さとの積の値がλ／２の場合に、液晶層１６Ａに左円偏光である入射光Ｌ1が入射すると、入射光Ｌ1は、液晶層１６Ａ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、液晶層１６Ａを通過する際に、それぞれの液晶化合物２４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、Ｘ方向に向か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Ｌ1の絶対位相の変化量が異なる。さらに、液晶層１６Ａに形成された液晶配向パターンは、Ｘ方向に周期的なパターンであるため、液晶層１６Ａを通過した入射光Ｌ1には、図７に示すように、それぞれの光学軸の向きに対応したＸ方向に周期的な絶対位相Ｑ１が与えられる。これにより、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。
【００６４】
一方、図８に概念的に示すように、液晶層１６Ａの液晶化合物の屈折率差と液晶層１６Ａの厚さとの積の値がλ／２のとき、液晶層１６Ａに右円偏光の入射光Ｌ4が入射すると、入射光Ｌ4は、液晶層１６Ａ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、液晶層１６Ａを通過する際に、それぞれの液晶化合物２４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、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Ｌ4の絶対位相の変化量が異なる。さらに、液晶層１６Ａに形成された液晶配向パターンは、Ｘ方向に周期的なパターンであるため、液晶層１６Ａを通過した入射光Ｌ4は、図８に示すように、それぞれの光学軸の向きに対応したＸ方向に周期的な絶対位相Ｑ２が与えられる。
ここで、入射光Ｌ4は、右円偏光であるので、光学軸の向きに対応した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。
【００６５】
絶対位相の方向および等位相面の傾斜方向は、Ｘ方向（一方向）に向かう液晶化合物２４の回転方向が逆になると、逆になる。すなわち、液晶層１６に入射した円偏光の屈折方向は、Ｘ方向に向かう液晶化合物２４の回転方向が逆になると、逆方向になる。
図７および図８に示す例では、液晶層１６ＡにおけるＸ方向に向かう光学軸の回転方向は、時計回りである。
従って、Ｘ方向に向かう光学軸の回転方向が反時計回りである場合に、図７に示すように左円偏光である入射光Ｌ1が液晶層１６Ａに入射すると、入射光Ｌ1はＸ方向とは逆方向に屈折されて、入射光Ｌ1に対してＸ方向と逆方向に傾いて出射される。すなわち、この場合には、透過光は、図８の透過光Ｌ5と同方向に向かって出射される。
また、Ｘ方向に向かう光学軸の回転方向が反時計回りである場合に、図８に示すように右円偏光である入射光Ｌ4が液晶層１６Ａに入射すると、入射光Ｌ4はＸ方向に屈折されて、透過光は入射光Ｌ4に対してＸ方向に傾いて出射される。すなわち、この場合には、透過光は、図７の透過光Ｌ2と同方向に向かって出射される。
【００６６】
上述のように、光学素子１０の配向膜１４の上面１４ｂにおいて、液晶化合物２０の光学軸は、Ｘ方向に向かって、ｘ１〜ｘ７の領域では反時計回りに回転し、ｘ７〜ｘ１３の領域では、時計回りに回転する。また、液晶層１６の面内における液晶配向パターンは、配向膜１４の上面１４ｂと同じである。
従って、例えば、光学素子１０（液晶層１６）に右円偏光の入射光Ｌ1が入射した場合には、液晶層１６における、配向膜１４の上面１４ｂのｘ１〜ｘ７に対応する領域では、入射光はＸ方向に屈折され、ｘ７〜ｘ１３に対応する領域は、Ｘ方向と逆方向に屈折されて、透過光は、図９に概念的に示すように、集光される。
また、光学素子１０に左円偏光の入射光Ｌ2が入射した場合には、逆に、配向膜１４の上面１４ｂのｘ１〜ｘ７に対応する領域では、入射光はＸ方向と逆方向に屈折され、ｘ７〜ｘ１３に対応する領域は、Ｘ方向に屈折されて、透過光は、広がる。
【００６７】
なお、図６に示すように、光学素子１０の液晶層１６において、液晶化合物２４の光学軸は、Ｙ方向に向かっては回転しておらず、一定の向きを向いている。そのため、光学素子１０（液晶層１６）に円偏光が入射しても、光はＹ方向には屈折されない。すなわち、光学素子１０は、Ｙ方向には、いわゆるレンズパワーを有さない。
従って、光学素子１０は、Ｙ方向に稜線を有する、シリンドリカルレンズのように作用する。
【００６８】
液晶層１６による光の屈折は、面内においてＸ方向に液晶化合物２４の光学軸が１８０°回転する長さ、すなわち、図５に示す周期Λによって、調節できる。言い換えれば、周期Λとは、Ｘ方向に隣接する、Ｘ方向に対する角度が等しい２つの液晶化合物の、中心間距離である。
具体的には、周期Λが短いほど、互いに隣接した液晶化合物２４を通過した光同士が強く干渉するため、透過光を大きく屈折させることができる。
液晶層１６の周期Λは、配向膜１４に添加するキラル剤の種類、配向膜１４に添加するキラル剤の添加量、後述する本発明の製造方法における、配向膜組成物の塗膜に照射する光の大きさ、同光の間隔、および、同光の光量等によって調節可能である。
【００６９】
液晶層１６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液晶層１６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、液晶層１６の厚さである。
２００ｎｍ≦Δｎ550×ｄ≦３５０ｎｍ・・・（１）
すなわち、液晶層１６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、液晶層１６に入射した光の十分な量の円偏光成分を、Ｘ方向またはＸ方向と逆方向に傾いた方向に進行する円偏光に変換できる。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液晶層１６の複数の領域Ｒの面内レタデーションＲｅ（λ）＝Δｎλ×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≦Δｎλ×ｄ≦１．３λｎｍ・・・（１−２）
【００７０】
また、液晶層１６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。
【００７１】
さらに、波長が４５０ｎｍの入射光に対する液晶層１６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の入射光に対する液晶層１６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、液晶層１６に含まれる液晶化合物２４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、液晶層１６は、広帯域の波長の入射光に対応できる。
【００７２】
液晶層１６は、一例として、液晶化合物２４を含む液晶組成物を硬化することで形成できる。図示例において、液晶化合物２４は棒状液晶化合物であるが、液晶化合物としては、円盤状液晶化合物も利用可能である。
基板１２上に配向膜１４を形成し、配向膜１４上に液晶組成物を塗布して、硬化することにより、液晶組成物の硬化層からなる液晶層１６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液晶層１６であるが、本発明は、基板１２および配向膜１４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、液晶層１６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。
【００７３】
また、液晶層１６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るのが好ましい。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液晶層１６を実質的に広帯域にすることも好ましい。例えば、液晶層１６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。
【００７４】
―棒状液晶化合物―
棒状液晶化合物としては、上述した配向膜１４において例示した棒状の重合性液晶化合物が、各種、利用可能である。
―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、液晶層１６に円盤状液晶化合物を用いた場合には、液晶層１６において、液晶化合物２４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学軸は、円盤面に垂直な軸、いわゆる進相軸として定義される。
【００７５】
図１〜図９に示す光学素子は、入射光を屈折して透過して、透過光を集光または拡散させる、いわゆるレンズ（液晶レンズ）のような光学素子であるが、本発明の光学素子は、これに制限はされない。
すなわち、光学素子は、入射光を反射する反射素子、すなわち、反射鏡のような光学素子であってもよい。
図１０に、その一例を示す。なお、図１０に示す光学素子３０は、上述の光学素子１０と同じ部材を、多数、用いるので、同じ部材には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行う。
【００７６】
光学素子３０は、基板１２と、基板１２の一方の表面に形成される配向膜３２と、配向膜３２の上に形成される液晶層３４とを有する。
基板１２は、光学素子１０の基板と同様のものである。
【００７７】
配向膜３２は、基本的に、上述した光学素子１０の配向膜１４と同様の物である。
ただし、配向膜３２は、光学素子１０の配向膜１４とは、液晶化合物２０の厚さ方向に沿う螺旋軸の捩れ方向が逆で、螺旋軸は左捩れである。従って、配向膜３２は、キラル剤として、液晶化合物２０を、光学素子１０の配向膜１４とは逆の旋回方向に捩じる、左捩れを誘起するキラル剤を含有する。
従って、配向膜３２は、下面３２ａは、配向膜１４と同様に、液晶化合物２０の光学軸の向きはＸ方向に一致している。
これに対し、上面３２ｂでは、配向膜１４と同様に、液晶化合物２０の光学軸はＸ方向に向かって回転しているが、図１１に概念的に示すように、Ｘ方向に向かう光学軸の回転方向は、ｘ１〜ｘ７では、時計回りで、ｘ７において回転方向を逆転して、ｘ７〜ｘ１３では反時計回りである。すなわち、上面３２ｂにおけるＸ方向に向かう光学軸の回転方向は、光学素子１０の配向膜１４の上面１４ｂとは逆である。
【００７８】
光学素子３０において、配向膜３２の上に設けられる液晶層３４は、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層である。すなわち、液晶層３４は、コレステリック構造を有する液晶化合物（液晶材料）からなる層である。
以下の説明では、液晶層３４を、コレステリック液晶層３４とも言う。
【００７９】
周知のように、コレステリック液晶相は、液晶化合物３６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３６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３６が、複数ピッチ、積層された構造を有する（図１２参照）。
【００８０】
コレステリック液晶相は、特定の波長において選択反射性を示すことが知られている。選択反射の中心波長（選択反射中心波長）λは、コレステリック液晶相における螺旋構造のピッチＰ（＝螺旋の周期）に依存し、コレステリック液晶相の平均屈折率ｎとλ＝ｎ×Ｐの関係に従う。そのため、この螺旋構造のピッチを調節することによって、選択反射中心波長を調節することができる。コレステリック液晶相のピッチは、コレステリック液晶層３４の形成の際、液晶化合物と共に用いるキラル剤の種類、またはその添加濃度に依存するため、これらを調節することによって所望のピッチを得ることができる。
なお、ピッチの調節については富士フイルム研究報告Ｎｏ．５０（２００５年）ｐ．６０−６３に詳細な記載がある。螺旋のセンスおよびピッチの測定法については「液晶化学実験入門」日本液晶学会編  シグマ出版２００７年出版、４６頁、および、「液晶便覧」液晶便覧編集委員会  丸善  １９６頁に記載の方法を用いることができる。
【００８１】
なお、コレステリック液晶相の反射光は円偏光であり、右円偏光および左円偏光のいずれかを選択的に反射する。
従って、コレステリック液晶層３４を有する光学素子３０は、所定の波長帯域の右円偏光または左円偏光のみを選択的に反射して、それ以外の光は透過する。
コレステリック液晶層３４の反射光が右円偏光であるか左円偏光であるかは、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向（センス）による。コレステリック液晶相による円偏光の選択反射は、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。
なお、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向は、コレステリック液晶層３４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。
【００８２】
一例として、光学素子３０のコレステリック液晶層３４は、図１２に示すように、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。
従って、コレステリック液晶層３４は、所定の波長帯域の右円偏光を選択的に反射し、それ以外の光は透過する。
【００８３】
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３４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。
【００８４】
このようなコレステリック液晶層３４は、基本的に、上述した配向膜１４を形成するための液晶組成物（配向膜組成物）と同様の液晶組成物を用いて形成できる。ただし、キラル剤は、光の照射によってＨＴＰが変化するものに制限はされず、公知のキラル剤が、全て、利用可能である。
また、コレステリック液晶層３４の厚さは、液晶化合物３６等に応じて、光学素子３０に要求される反射率を得られる、液晶化合物３６の螺旋のピッチ数を確保できる厚さを、適宜、設定すればよい。
【００８５】
図１３に、光学素子３０のコレステリック液晶層３４の下面すなわち配向膜３２の上面３２ｂ側の表面を概念的に示す。
なお、図１３では、コレステリック液晶層３４の構成を明確に示すために、液晶化合物３６は配向膜３２の上面３２ｂ側の液晶化合物３６のみを示している。しかしながら、コレステリック液晶層３４は、厚さ方向には、図１２に示されるように、この配向膜３２の表面の液晶化合物３６から、液晶化合物３６が螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造を有するのは、上述のとおりである。
【００８６】
図１３に示すように、コレステリック液晶層３４の下面（配向膜３２の上面３２ｂ側の表面）では、配向膜３２の上面３２ｂにおける液晶化合物２０に応じて、液晶化合物３６は、Ｘ方向およびＹ方向に二次元的に配列された状態になっている。
コレステリック液晶層３４の下面では、液晶化合物３６は、配向膜３２の上面３２ｂにおける液晶化合物２０の液晶配向パターンに応じて、配向される。
従って、コレステリック液晶層３４において、液晶化合物３６の光学軸は、配向膜３２の上面３２ｂと同様に、Ｘ方向に向かって回転している。すなわち、コレステリック液晶層３４における面内の液晶化合物３６の光学軸の回転方向は、Ｘ方向に向かって、配向膜３２のｘ１〜ｘ７に対応する領域では、時計回りで、ｘ７において回転方向を逆転して、配向膜３２のｘ７〜ｘ１３に対応する領域では、反時計回りである。
一方、コレステリック液晶層３４を形成する液晶化合物３６は、Ｘ方向と直交するＹ方向、すなわち、光学軸が連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光学軸の向きが等しい。言い換えれば、コレステリック液晶層３４を形成する液晶化合物３６は、Ｙ方向では、液晶化合物３６の光学軸とＸ方向とが成す角度が等しい。
【００８７】
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、面内において、Ｘ方向（所定の一方向）に沿って光学軸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コレステリック液晶層３４は、入射した光を、入射光に対してＸ方向またはＸ方向と逆方向に角度を有した方向に反射する。
以下、図１４および図１５の概念図を参照して、液晶化合物３６の光学軸がＸ方向（一方向）に向かって回転するコレステリック液晶層の作用を説明する。図１４は、液晶化合物３６の光学軸がＸ方向に向かって時計回りに回転する例、図１５は、液晶化合物の光学軸がＸ方向に向かって反時計回りに回転する例で、コレステリック液晶層３４Ａにおいては、両者共に、Ｘ方向に向かう光学軸の回転方向は一定である。
【００８８】
なお、以下に示す例は、コレステリック液晶層が右円偏光を反射する場合を例にするが、コレステリック液晶層が左円偏光を反射する場合も、絶対位相の方向、等位相面の傾斜方向、および、光の反射方向等が逆になる以外は、同様の作用を生じる。
【００８９】
上述のように、コレステリック液晶層は、所定の波長帯域の右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。従って、コレステリック液晶層３４Ａに光が入射すると、コレステリック液晶層３４Ａは、所定の波長帯域の右円偏光のみを反射し、それ以外の光を透過する。以下の説明では、『所定の波長帯域』は省略する。
【００９０】
図１４に示す例において、コレステリック液晶層３４Ａに入射した右円偏光の入射光Ｌｒは、コレステリック液晶層３４Ａによって反射される際に、各液晶化合物３６の光学軸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３４Ａでは、液晶化合物３６の光学軸がＸ方向（一方向）に向かって時計回りに回転している。そのため、光学軸の向きによって、入射した右円偏光の入射光Ｌｒの絶対位相の変化量が異なる。
これによって、コレステリック液晶層３４Ａに入射した右円偏光の入射光Ｌｒには、図１４に示すように、それぞれの光学軸の向きに対応したＸ方向に周期的な絶対位相Ｑ１が与えられる。
また、液晶化合物３６の光学軸のＸ方向に対する向きは、Ｘ方向と直交するＹ方向の液晶化合物３６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３４Ａでは、右円偏光の入射光Ｌｒに対して、ＸＹ面に対してＸ方向とは逆に傾いた等位相面Ｅ１が形成される。
そのため、右円偏光の入射光Ｌｒは、等位相面Ｅ１の法線方向に反射するように反射され、右円偏光の入射光Ｌｒは、入射光Ｌｒの入射方向に応じた鏡面反射方向に対して、Ｘ方向に傾いた方向に反射される（反射光Ｌｒ１）。
【００９１】
これに対して、液晶化合物３６の光学軸の回転が、図１４に示すコレステリック液晶層３４Ａのように時計回りではなく、図１５に示すコレステリック液晶層３４ＢのようにＸ方向に向かって反時計回りである場合には、光学軸の向きに対応したＸ方向に周期的な絶対位相Ｑ２は、図１５に示すように、光学軸が時計回りである場合とは逆になる。
その結果、液晶化合物３６の光学軸の回転が反時計回りである場合には、光学軸の回転が時計回りである場合とは逆に傾斜した、ＸＹ面に対してＸ方向に傾いた等位相面Ｅ２が形成される
そのため、液晶化合物３６の光学軸の回転が反時計回りであるコレステリック液晶層３４Ｂに入射した右円偏光の入射光Ｌｒは、等位相面Ｅ２の法線方向に反射するように反射され、右円偏光の入射光Ｌｒは、入射光Ｌｒの入射方向に応じた鏡面反射方向に対して、Ｘ方向とは逆方向に傾いた方向に反射される（反射光Ｌｒ２）。
【００９２】
上述のように、光学素子３０の配向膜３２の上面３２ｂにおいて、液晶化合物２０の光学軸は、Ｘ方向に向かって、ｘ１〜ｘ７の領域では時計回りに回転し、ｘ７〜ｘ１３の領域では、反時計回りに回転する。また、コレステリック液晶層３４の下面における液晶配向パターンは、配向膜３２の上面３２ｂと同じである。
そのため、上述のように、コレステリック液晶層３４の配向膜３２におけるｘ１〜ｘ７に対応する領域では、液晶化合物３６の光学軸はＸ方向に向かって時計回りに回転し、コレステリック液晶層３４の配向膜３２におけるｘ７〜ｘ１３に対応する領域では、液晶化合物３６の光学軸はＸ方向に向かって反時計回りに回転する。
従って、光学素子３０（コレステリック液晶層３４）に右円偏光の入射光Ｌｒが入射した場合には、コレステリック液晶層３４における、配向膜３２の上面３２ｂのｘ１〜ｘ７に対応する領域では、反射光は、入射光に対してＸ方向に傾いて反射され、ｘ７〜ｘ１３に対応する領域は、反射光は、入射光に対してＸ方向と逆方向に傾いて反射されて、反射光は、図１６に概念的に示すように、集光される。
なお、図１３に示すように、光学素子３０のコレステリック液晶層３４において、液晶化合物３６の光学軸は、Ｙ方向に向かっては回転しておらず、一定の向きを向いている。そのため、光学素子３０（液晶層３４）に円偏光が入射しても、光はＹ方向には傾かずに反射される。
【００９３】
コレステリック液晶層３４による光の反射角度も、上述した光学素子の液晶層１６と同様、面内においてＸ方向に液晶化合物２４の光学軸が１８０°回転する長さ、すなわち、図１３に示す周期Λによって、調節できる。言い換えれば、周期Λとは、Ｘ方向に隣接する、Ｘ方向に対する角度が等しい２つの液晶化合物３６の、中心間距離である。
具体的には、周期Λが短いほど、入射光に対する反射光の角度を大きくできる。なお、コレステリック液晶層３４における周期Λは、先と同様に調節できる。
【００９４】
このようなコレステリック液晶層を有する本発明の光学素子３０においては、配向膜３２に用いるキラル剤を変更して、配向膜３０における厚さ方向に沿う螺旋軸の捩れ方向を逆方向（左捩れ）にして、配向膜３２の上面３２ｂ（すなわちコレステリック液晶層３４の下面）におけるＸ方向に向かう液晶化合物３６の光学軸の回転方向を逆方向にすることにより、特定帯域の右円偏光をＸ方向およびＸ方向と逆方向に反射して、拡散させる光学素子を得られる。
また、以上の説明は、コレステリック液晶層が右円偏光を反射する例であるが、本発明の光学素子は、コレステリック液晶層が左円偏光を反射する場合にも利用可能である。なお、コレステリック液晶層が左円偏光を反射する際には、光を集光する場合でも光を拡散する場合でも、配向膜の上面（すなわちコレステリック液晶層の下面）において、一方向に向かう液晶化合物の光学軸の回転方向を、上述した右円偏光を反射する場合と、逆にする必要がある。
以上の点に関しては、後述する、図１８に示す放射状の液晶配向パターンを有する光学素子において、コレステリック液晶層を利用する場合でも、同様である。
【００９５】
このような本発明の光学素子は、本発明の光学素子の製造方法で製造できる。以下、本発明の製造方法による、光学素子１０の製造方法を説明する。
なお、以下の製造方法は、カットシート状の基板１２を用いるバッチ式の処理で行ってもよく、あるいは、長尺な基板１２を用いて、基板１２を長手方向に搬送しつつ処理を行う、いわゆる、ロール・トゥ・ロールで行ってもよい。
【００９６】
光学素子１０を製造する際には、まず、光学軸の向きが一方向となる状態で液晶化合物２０（液晶化合物３６）が配向されるように、基板１２の表面に配向処理を施す。
上述のように、基板１２の配向処理の方法には、制限はない。従って、配向処理は、基板１２の表面のラビング処理、基板１２の表面に光配向膜を形成して直線偏光の光を照射する配向処理、無機化合物の斜方蒸着膜などの配向膜を設ける方法等、公知の方法で行えばよい。
【００９７】
次いで、配向処理を施した基板１２の表面に、上述した液晶化合物および光照射によってＨＴＰが変化するキラル剤等を含む配向膜組成物を塗布して、乾燥し、配向膜組成物の塗膜を形成する。上述のように、基板１２の表面は、液晶化合物２０の光学軸が一方向に向くように配向処理がされているので、液晶化合物２０は、基板１２の表面すなわち配向膜１４の下面１４ａにおいて、図３に示すように、光学軸すなわち長手方向を一方向（図示例ではＸ方向）に一致して配向される。
配向膜組成物の塗布方法は、バーコート、グラビアコート、および、スプレー塗布等、公知の各種の方法が利用可能である。また、配向膜組成物の塗膜の厚さは、配向膜組成物の組成等に応じて、目的とする厚さの塗膜の厚さ（塗布厚）を、適宜、設定すればよい。
【００９８】
配向処理を施した基板１２の表面に、配向膜組成物の塗膜を形成したら、配向膜組成物の一部に、キラル剤が感光する光を照射して、配向膜組成物中のキラル剤のＨＴＰを変化させる。
本例においては、図１７に概念的に示すように、基板１２の配向処理の方向をＸ方向として、長尺なスリット４０ａを有するマスク４０を用い、スリット４０ａの長手方向がＸ方向と直交する方向すなわちＹ方向と一致する状態として、スリット４０ａを透過した線状の光を、配向膜組成物の塗膜１４Ａに照射する（塗膜１４Ａの露光）。
図１７に示すマスク４０は、スリット４０ａを、１個のみ有するものであるが、後述する実施例で示すように、複数のスリットを有するマスクを用いることで、複数のレンズを有するレンズアレイ等を作製できる。
なお、配向膜組成物の塗膜に照射する線状の光（すなわちスリット４０ａ）は、長手方向に配向膜組成物の塗膜１４Ａを超える長尺な線状の光を、塗膜１４Ａに照射するのが好ましい。すなわち、本発明において、線状の光とは、好ましくは、配向膜組成物の塗膜１４Ａの領域を超える長尺な光を示す。また、線状の光は、幅（短手方向）の長さが長手方向の全域に渡って均一であるのが好ましい。
【００９９】
後述するが、光学素子１０のように、配向膜１４の上面１４ｂにおいて、液晶化合物２０の光学軸が一方向のみに向かって回転する光学素子を製造する際には、スリット４０ａすなわち線状の光の長手方向と直交する方向が、光学軸が回転する方向（光学軸の向きが回転しながら変化する方向）すなわちＸ方向となる。
このＸ方向の設定において、先に基板１２に施した配向処理の方向は、すなわち、配向膜１４の下面１４ａにおける液晶化合物２０の光学軸の向きは、無関係である。例えば、基板１２における配向方向がＸ方向と直交するＹ方向であっても、配向膜１４の上面１４ｂにおける液晶化合物の光学軸の方向が９０°異なるだけで、それ以外は、同様に、配向膜１４の上面１４ｂにおける液晶化合物２０の光学軸がＸ方向の一方向のみに向かって回転する光学素子を製造できる。
【０１００】
スリット４０ａの幅（短手方向の長さ）には、制限はなく、配向膜組成物に添加するキラル剤の種類および／または添加量、光学素子１０のサイズ、ならびに、照射する光の光量等に応じて、配向膜１４の上面１４ｂにおけるＸ方向に向かう液晶化合物２０の光学軸の回転が目的とする回転角（図２および図４では０〜１８０°）になる等、配向膜１４が所望の状態となる幅を、適宜、設定すればよい。
【０１０１】
スリット４０ａは、必要に応じて、濃度分布を有してもよい。例えば、スリットは、幅方向の中央から外側に向かって、漸次、濃度が高くなるような濃度分布を有してもよい。
【０１０２】
照射する光は、紫外線でも、可視光でも、赤外線でもよい。すなわち、マスク４０を介して照射する光は、配向膜組成物が含有するキラル剤に応じて、キラル剤が感光する光、すなわち、キラル剤のＨＴＰを変化させることができる光を、適宜、選択すればよい。
照射光の光量にも、制限はない。例えば、キラル剤が光の照射によってＨＴＰが低くなるキラル剤であれば、キラル剤のＨＴＰを目的とする最小値にできる光量を、適宜、設定すればよい。
マスク４０を介した光の照射時には、必要に応じて、雰囲気を、酸素雰囲気および窒素雰囲気等の所定の雰囲気にしてもよい。
【０１０３】
マスク４０を介して、配向膜組成物１０ａの塗膜１４Ａに光を照射（マスク露光）したら、次いで、加熱等によって、液晶化合物２０を、螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶相の状態とする。
この際に、熱による作用等によって、露光でＨＴＰが変化したキラル剤がスリット４０ａの幅方向すなわちＸ方向およびＸ方向と逆方向に連続的に拡散する。また、マスク４０を介した露光は、スリット４０ａを通過した光が照射されなかった領域にも影響を与える。
その結果、スリット４０ａを介した塗膜１４Ａの露光では、スリット４０ａのＸ方向（幅方向）の中央が最も露光量が多く、Ｘ方向およびＸ方向と逆方向に向かって、漸次、露光量が低下したような状態となる。
【０１０４】
従って、例えば配向膜組成物に含まれるキラル剤のＨＴＰが露光によって低下する場合には、配向膜組成物の塗膜１４Ａでは、Ｘ方向におけるスリット４０ａの中心が最もキラル剤のＨＴＰが低く、Ｘ方向およびＸ方向と逆方向に向かって、漸次、キラル剤のＨＴＰが高くなる状態となる。
そのため、塗膜１４Ａにおける厚さ方向に沿う液晶化合物２０の捩れ角は、スリット４０ａのＸ方向の中央が最も小さく、Ｘ方向およびＸ方向と逆方向に向かって、漸次、大きくなる。すなわち、塗膜１４Ａにおける液晶化合物２０の捩れ角は、Ｘ方向の上流側が最も大きく（図示例ではｘ１の１８０°）、Ｘ方向の上流側から中央に向かって、漸次、小さくなり、Ｘ方向の中央において最も小さくなり（図示例ではｘ７の０°）、Ｘ方向の中央から下流側に向かって、漸次、大きくなり、Ｘ方向の下流側において、再度、最も大きくなる（図示例ではｘ１３の１８０°）。
【０１０５】
ここで、キラル剤による厚さ方向に沿う液晶化合物２０の螺旋の捩れ方向（センス）は、塗膜１４Ａの全域で同じである。また、上述のように、基板１２は、Ｘ方向に配向処理されており、塗膜１４Ａの液晶化合物は、下面（基板１２側の表面）では、光軸の向きをＸ方向に一致している。
従って、キラル剤による液晶化合物２０の捩れ角が、Ｘ方向の上流側から中央に向かって、漸次、小さくなり、中央で最小になり、その後、Ｘ方向の中央から下流側に向かって、漸次、大きくなることにより、配向膜組成物の塗膜１４Ａの上面（基板１２と逆側の面）すなわち配向膜１４の上面１４ｂでは、例えば図４に示すように、Ｘ方向に向かって、液晶化合物２０の光学軸が反時計回りに回転し、中央（ｘ７）において、Ｘ方向に向かう捩れ角の大小の関係が逆転するので、此処で光学軸の回転方向が逆転し、中央からＸ方向に向かって、光学軸が時計回りに回転する、液晶配向パターンを形成できる。
【０１０６】
液晶化合物２０を捩れ配向して液晶相の状態にしたら、光照射および／または加熱等によって、配向膜組成物の塗膜１４Ａを硬化して、配向膜１４を作製する。
配向膜組成物１０ａの硬化は、光照射が好ましく、中でも、紫外線照射による硬化が好ましい。配向膜組成物１０ａを硬化する際には、必要に応じて、雰囲気を、酸素雰囲気および窒素雰囲気等の所定の雰囲気にしてもよい。
【０１０７】
図４に示す例では、キラル剤による液晶化合物の最大捩れ角を１８０°とし、最小捩れ角を０°として、配向膜１４の上面１４ｂおいて回転方向が逆転するまでの液晶化合物２０の光学軸の回転角を１８０°、すなわち配向膜１４の上面１４ｂにおいて光学軸が半回転×２する液晶配向パターンとしたが、本発明は、これに制限されないのは、上述のとおりである。
例えば、キラル剤による液晶化合物２０の最大捩れ角を７２０°とし、キラル剤のＨＴＰが０になる露光量の線状の光を照射することで、配向膜１４の上面１４ｂおいて回転方向が逆転するまでの液晶化合物２０の光学軸の回転角が７２０°、すなわち、Ｘ方向に向かって、上面１４ｂにおいて光学軸が反時計回りに７２０°回転し、次いで、回転方向を逆転して、次いで、光学軸が時計回りに７２０°回転する、液晶配向パターンを有する配向膜１４が得られる。
【０１０８】
このようにして配向膜１４を形成したら、上述したような、棒状液晶化合物等の液晶化合物２４を含む液晶層１６を形成する液晶組成物を塗布して乾燥し、次いで、加熱等によって、液晶化合物２４を液晶相の状態とする。
この際において、液晶組成物の塗膜中の液晶化合物２４は、配向膜１４の上面１４ｂの液晶化合物２０によって配向される。すなわち、液晶組成物の塗膜中の液晶化合物２４は、面内において、配向膜１４の上面１４ｂにおける液晶化合物２０の液晶配向パターンと同じ、Ｘ方向に向かって光学軸が回転し、かつ、途中で回転方向が逆転する液晶配向パターンに配向される。
この後、液晶組成物の組成に応じて、光照射および／または加熱等によって、液晶組成物の塗膜を効果して、液晶層１６を形成する。
これにより、基板１２、配向膜１４および液晶層１６を有し、液晶層１６の面内において、液晶化合物２４の光学軸が、Ｘ方向に向かって光学軸が回転し、かつ、途中で回転方向が逆転する液晶配向パターンを有する、入射する円偏光の旋回方向に応じて、透過光を集光または拡散する、光学素子１０を製造できる。
【０１０９】
または、配向膜１４とは、液晶化合物の螺旋の旋回方向が逆であるキラル剤を含む配向膜組成物を用いて、同様に配向膜３２を形成する。次いで、上述した、液晶化合物３６およびキラル剤を含有する液晶組成物を用いて、配向膜３２の上に、同様にコレステリック液晶層３４を形成する。
これにより、基板１２、配向膜３２よびコレステリック液晶層３４を有し、コレステリック液晶層３４において、液晶化合物３６の光学軸が、Ｘ方向に向かって光学軸が回転し、かつ、途中で回転方向が逆転する液晶配向パターンを有する、特定の波長帯域の右円偏光または左円偏光を集光する、光学素子３０を製造できる。
【０１１０】
特許文献１にも記載されるように、少なくとも一方向に向かって液晶化合物の光学軸が回転し、かつ、途中で光学軸の回転方向が逆転する液晶層によって、回折によって円偏光の旋回方向に応じて、光を集光または拡散できる、液晶レンズが知られている。
このような液晶レンズを製造するためには、液晶層において、光学軸が所定方向に向かって回転する液晶配向パターンとするために、液晶化合物を配向するための配向膜を形成する必要がある。しかしながら、このような配向膜の形成には、ＡＦＭのナノプローブを用いるナノラビング法、ダイヤモンド針等のマイクロニードルを用いるマイクロラビング法、ＮＤ：ＹＡＧレーザ書き込みによる書き込み等による配向処理等によって、微小領域において高精細な配向の制御を行う必要がある。その結果、配向膜の形成に、非常に手間と時間がかかり、また、大掛かりな装置が必要になってしまう。
【０１１１】
これに対して、本発明の製造方法によれば、液晶化合物と光照射によってＨＴＰが変化するキラル剤とを含有する配向膜組成物を用い、配向膜組成物の塗膜を形成した後に、塗膜の一部に、マスク等を用いて上述した線状の光または後述するスポット光を照射して、配向膜を形成することで、少なくとも一方向に向かって液晶化合物の光学軸が回転し、かつ、途中で光学軸の回転方向が逆転する液晶層に対応する、微小領域において高精細に配向を制御した配向膜を形成できる。
そのため、本発明の製造方法によれば、一般的な装置で、かつ、簡易な製造方法によって、回折によって円偏光の旋回方向に応じて光を集光または拡散できる液晶レンズ等の光学素子を製造できる。
【０１１２】
図１８に、本発明の光学素子の別の例を概念的に示す。
なお、図１８に示す光学素子５０は、形状が円盤状で、かつ、配向膜および液晶層における液晶化合物の配向が異なる以外には、上述した光学素子１０等と同様の構成を有するので、同じ部材には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行う。
【０１１３】
図１８に示す光学素子５０は、基板１２と、配向膜５２と、液晶層３４とを有する。
基板１２は、上述した光学素子１０等の基板１２と同様のものであり、一方向に配向処理されている。
【０１１４】
基板１２の上には、配向膜５２が形成される。
光学素子１０の配向膜１４と同様、配向膜５２も、液晶化合物２０と、光の照射によってＨＴＰが変化するキラル剤とを用いて形成されるものであり、液晶化合物２０と、光の照射によってＨＴＰが変化するキラル剤とを含む配向膜組成物を用いて、形成される。従って、配向膜５２においても、液晶化合物２０は、厚さ方向に沿う螺旋軸に沿って捩れ配向されている。
【０１１５】
ここで、配向膜５２は、下面５２ａ（基板１２側の表面）では、液晶化合物２０は、基板１２に施された配向処理に応じて、光学軸が一方向に向かうように配向される。図示例においては、図１９に概念的に示すように、配向膜５２の下面５２ａでは、光学軸が図中上下方向に向かうように、液晶化合物が配向されている。
【０１１６】
これに対して、配向膜５２の上面５２ｂは、液晶化合物２０の光学軸の向きが、１つの方向のみならず、複数の方向に向かって、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。
具体的には、配向膜５２の上面５２ｂは、図２０に概念的に示すように、或る中心から放射状に液晶化合物２０の光学軸が一定方向（時計回りまたは反時計回り）に回転する、液晶配向パターンを有する。従って、この液晶配向パターンでは、放射の中心点を通過する直線に着目すると、直線と一致する一方向に向かって光学軸が回転し、かつ、光学軸の回転方向が、放射の中心点で逆転する。
言い換えれば、配向膜５２の上面５２ｂは、複数の直線が或る一点で交差し、各直線と一致する矢印の方向に向かって、液晶化合物２０の光学軸が回転し、かつ、交点において光学軸の回転方向が逆転する、液晶配向パターンを有する。さらに言い換えれば、この配向膜５２の上面５２ｂにおける液晶配向パターンは、液晶化合物２０の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向を、内側から外側に向かう同心円状に有し、同心円の中心を通過する直線上の一方向において、同心円の中心で光軸の回転方向が逆転する、液晶配向パターンである。
以下の説明では、図２０に示すような、液晶配向パターンを、便宜的に、『放射状の液晶配向パターン』とも言う。
【０１１７】
なお、図１９および図２０においては、配向膜５２の面内において液晶化合物２０の光学軸が回転する方向を、６方向のみ示しているが、この６つの各方向の間にも、同様に、光学軸が回転する方向が、多数、存在する。
【０１１８】
例えば、配向膜５２の上面５２ｂにおいて、放射の中心点（直線（矢印）の交点）を通過する矢印Ｘ１方向を見ると、液晶化合物２０の光学軸は、矢印Ｘ１方向の中心よりも上流側から中心までは、矢印Ｘ１方向に向かって反時計回りに回転し、中心において、回転方向を逆転し、中心から矢印Ｘ１方向に下流に向かって、時計回りに回転している。
また、中心を通過する別の矢印Ｘ２方向でも、同様に、液晶化合物２０の光学軸は、矢印Ｘ１方向の上流端から中心まで、矢印Ｘ１方向に向かって反時計回りに回転し、中心において、回転方向を逆転して、中心から矢印Ｘ１方向の下流に向かって、時計回りに回転している。
すなわち、放射状の液晶配向パターンを有する、図１８に示す光学素子５０の配向膜５２の上面５２ｂは、図４に示す配向膜１４の上面１４ｂにおける、Ｙ方向に配列された、Ｘ方向に向かう液晶化合物２０の各列が角度を有して設けられ、光学軸の回転方向が逆転するｘ７において交差したような液晶配向パターンを有する。
【０１１９】
配向膜５２の上には、液晶層５４が形成される。
図示例の光学素子５０において、液晶層５４は、液晶化合物２４の配向が異なる以外は、上述した光学素子１０の液晶層１６と同様のものであり、液晶化合物２４を含む液晶組成物を用いて形成される液晶層である。
光学素子１０と同様、光学素子５０の液晶層５４の液晶化合物２４も、配向膜５２の上面５２ｂにおける液晶化合物２０によって配向される。従って、液晶層５４における液晶化合物も、配向膜５２の上面５２ｂにおける液晶化合物２０と同様、図２１に概念的に示すように、面内において放射状の液晶配向パターンを有する。
すなわち、液晶層５４において、放射の中心点を通過する或る矢印Ｘ１方向に見ると、配向膜５２の上面と同様、液晶化合物２４の光学軸は、面内において、矢印Ｘ１方向の上流側から中心まで、矢印Ｘ１方向に向かって反時計回りに回転し、中心において回転方向を逆転し、中心から矢印Ｘ１方向の下流側に向かって、時計回りに回転する。
【０１２０】
上述のように、面内において、一方向に向かって光学軸が回転する液晶配向パターンを有する液晶層は、入射する円偏光の旋回方向に応じて、入射光を屈折して透過させる。また、この液晶配向パターンを有する液晶層において、透過光の屈折方向は、一方向に向かう光学軸の回転方向が逆になると、逆方向になる。
さらに、上述したように、図１８に示す光学素子５０の配向膜５２においては、上面５２ｂは、図６に示す液晶層１６の配向膜１４側の面における、Ｙ方向に配列された、Ｘ方向の液晶化合物２４の各列が、光学軸の回転方向が逆転するｘ７において交差したような液晶配向パターンを有し、液晶層５４における液晶化合物２４も、同様の液晶配向パターンになる。
従って、光学素子５０に円偏光が入射すると、円偏光の旋回方向に応じて、光学素子５０は、凸レンズのように作用して、入射して透過する光を、中心（矢印の交点）を通過する光学素子５０の垂線に向かって光を集光し、または、凹レンズのように作用して、入射して透過する光を放射状に外方向に向かって拡散する。
【０１２１】
本発明の光学素子において、このような液晶配向パターンを有する光学素子は、図示例のように透過光を屈折する光学素子のみならず、図１０に示す光学素子のように、コレステリック液晶層によって、入射光を反射して集光する光学素子にも利用可能である。
すなわち、光学素子３０と同様に、配向膜における液晶化合物２０の螺旋の捩れ方向を逆方向にし、すなわち、配向膜の上面における液晶化合物２０の光学軸の回転方向を、光学素子５０の配向膜とは逆方向にする。
その上に、液晶化合物に加えてキラル剤を含む液晶組成物を用いて、図１２に示すような、液晶化合物３６が厚さ方向に螺旋軸に沿って捩れ配向されたコレステリック液晶層を形成することで、入射した、特定の波長帯域の右円偏光または左円偏光を、集光または拡散するように反射する、光学素子が得られる。
【０１２２】
このような上面５２ｂが放射状の液晶配向パターンである配向膜５２を有する光学素子５０も、基本的に、上述した光学素子１０（光学素子３０）と、同様に作製できる。
すなわち、基板１２を、液晶化合物２０の光学軸の向きが一方向となるように配向処理をした後に、基板１２の配向処理面に配向膜組成物を塗布し、硬化して、配向膜組成物の塗膜を形成する。
次いで、塗膜の一部にキラル剤が感光する光を照射する。
【０１２３】
ここで、上述した光学素子１０では、スリット４０ａを有するマスク４０を用いて、線状の光を塗膜に照射する。
これにより、線状の光の幅方向に、露光量の差が生じた状態となり、線状の光の幅方向と一致するＸ方向（１つの方向）に、キラル剤のＨＴＰが変化して、液晶化合物２０の捩れ角が変化する。その結果、配向膜１４の上面１４ｂにおいて、Ｘ方向に、上流から中央に向かって液晶化合物２０の光学軸が反時計回りに回転し、中央で光学軸の回転方向が逆転し、中央からＸ方向の下流に向かって、光学軸が時計回りに回転する、液晶配向パターンを形成している。
【０１２４】
これに対し、一点で交差する多数の方向に向かって液晶化合物の光学軸が回転する、放射状の液晶配向パターンを形成する場合には、線状の光ではなく、配向膜組成物の塗膜の一部にスポット光（塗膜に内包される光）を照射する。
なお、スポット光のスポット形状には、制限はなく、円形、楕円形、三角形、四角形および六角形などの多角形、星型、ならびに、不定形等の任意の各種のスポット形状が利用可能である。中でも、円形および楕円形は好適に利用され、その中でも円形は特に好適に利用される。
【０１２５】
図２２に、配向膜組成物の塗膜に、スポット形状が円形のスポット光を照射した場合を示す。
図２２に概念的に示すように、配向膜組成物の塗膜５２Ａに、円形のスポット光Ｓを照射すると、上述のスリット４０ａを通過した線状の光と同様の作用効果により、スポット光Ｓの中心から放射状に、漸次、露光量が低下したような状態になる、
従って、上述の例と同様、例えば、配向膜組成物に含まれるキラル剤のＨＴＰが露光によって低下する場合には、配向膜組成物の塗膜５２Ａでは、スポット光Ｓの中心から、放射状の外方向に向かって、漸次、キラル剤のＨＴＰが高くなる状態となる。
そのため、塗膜５２Ａにおける液晶化合物２０の厚さ方向の螺旋軸に沿う捩れ角は、スポット光Ｓの中心が最も小さく、放射状に外方向に向かって、漸次、大きくなる。すなわち、塗膜５２Ａにおける液晶化合物２０の捩れ角は、直線に乗る２本の放射状の線において、一方の外方向の端部が最も大きく、外方向の端部からスポット光Ｓの中心に向かって、漸次、小さくなり、スポット光Ｓの中心で最も小さくなり、他方の外方向の端部に向かって、漸次、大きくなり、他方の外方向の端部で、再度、最も大きくなる。
【０１２６】
上述の例と同様、キラル剤による液晶化合物２０の捩れ方向（センス）は、塗膜５２Ａの全域で同じである。また、上述のように、基板１２は、液晶化合物の光学軸が一方向に向かうように配向処理されており、塗膜５２Ａの液晶化合物は、下面（基板１２側の面）では、光軸の向きを図中上下方向に一致している。
従って、直線に乗る２本の放射状の線において、厚さ方向の螺旋軸に液晶化合物２０の捩れ角は、一方の外側からスポット光Ｓの中心に向かって、漸次、小さくなり、スポット光Ｓの中心で最も小さくなり、他方の外側に向かって、漸次、大きくなる。これにより、配向膜組成物の塗膜５２Ａの上面（基板１２と逆側の面）すなわち配向膜５２の上面５２ｂでは、例えば、図２０における矢印Ｘ１方向に対応する、直線に乗る２本の放射状の線では、図２０に示すように、Ｘ方向の上流側からスポット光Ｓの中心に向かって、液晶化合物２０の光学軸が反時計回りに回転し、スポット光Ｓの中心において、Ｘ方向に向かう捩れ角の大小の関係が逆転するので、此処で光学軸の回転方向が逆転し、スポット光Ｓの中心からＸ方向の下流側に向かって、光学軸が時計回りに回転する、液晶配向パターンとなる。
【０１２７】
上述したように、このような露光量の変化、すなわちキラル剤のＨＴＰの変化、すなわち液晶化合物２０の捩れ角の変化は、スポット光Ｓの中心から放射状に生じる。
従って、配向膜組成物の塗膜５４Ａにスポット光Ｓを照射することにより、図２０に示すような、放射状に光学軸が一方向に回転する、複数の直線が一点で交差し、各直線上の一方向すなわち各直線による矢印の方向に向かって、液晶化合物２０の光学軸が回転し、かつ、交点において光学軸の回転方向が逆転する、放射状の液晶配向パターンを形成できる。
【０１２８】
なお、配向膜組成物の塗膜５４Ａへのスポット光の照射においては、例えば、円形の開口を、複数、有するマスクを用いて、配向膜組成物の塗膜５４Ａに複数のスポット光を照射することで、複数のレンズを有するレンズアレイ等を作製できる。
【０１２９】
上述の光学素子は、いずれも、基板、配向膜および液晶層のみを有しているが、本発明の光学素子は、これに制限はされず、これらの部材以外にも、必要に応じて、各種の部材を有してもよい。
一例として、本発明の光学素子は、さらに、λ／４板を有してもよい。上述したように、本発明の光学素子は、いずれも円偏光を透過もしくは反射するものである。そのため、光の出射側にλ／４板を有することにより、出射光を変換して、直線偏光を出射できる。また、光の入射側にλ／４板を有することにより、入射光する直線偏光を本発明の光学素子が作用する円偏光に変換できる。
【０１３０】
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。
【実施例】
【０１３１】
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。
【０１３２】
［実施例１］
（配向膜組成物の調製）
以下に示す各成分を混合し、配向膜組成物を調製した。
・液晶化合物１（下記構造）：                        １ｇ
・キラル剤１（下記構造）：                  ７３．５ｍｇ
・水平配向剤１（下記構造）：                  ０．４ｍｇ
・水平配向剤２（下記構造）：                ０．１５ｍｇ
・光ラジカル開始剤１（下記構造）：              ２０ｍｇ
・ペンタエリスリトールテトラアクリレート（新中村化学工業社製、Ａ−ＴＭＭＴ（Tetramethylol Methane Tetaacrylate））：          １０ｍｇ
・メチルエチルケトン（ＭＥＫ）：              １．０９ｇ
・シクロヘキサノン：                          ０．１６ｇ
【０１３３】
【化１】
2019203983.tif 000003
【０１３４】
【化２】
2019203983.tif 000004
【０１３５】
【化３】
2019203983.tif 000005
【０１３６】
【化４】
2019203983.tif 000006
【０１３７】
光ラジカル開始剤１（ＢＡＳＦ社製  ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７（下記構造））
【化５】
2019203983.tif 000007
【０１３８】
（配向膜の形成）
基板として、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム（東洋紡社製、コスモシャインＡ４１００）を用意した。
支持体の片面に、レーヨン布によってラビング処理を施した。ラビング処理の条件は、圧力：０．１ｋｇｆ（０．９８Ｎ）、回転数：１０００ｒｐｍ、搬送速度：１０ｍ／ｍｉｎ、回数：１往復、とした。
【０１３９】
ＰＥＴフィルムのラビング処理面に、ワイヤーバーを用いて、配向膜組成物を室温にて塗布した後、乾燥することにより、塗膜を形成した。なお、塗膜は、乾燥後（乾膜）の厚さが１μｍとなるように調節した。
【０１４０】
図２３に概念的に示すような、黒色の遮光板に、直径５００μｍの円形の開口を１０ｍｍ間隔で、３×５個（合計１５個）、形成したマスク５８を用意した。
形成した配向膜組成物の塗膜に、酸素雰囲気下、室温にて、マスク５８を介して、紫外線を照射した（マスク露光）。
紫外線の照射は、光透過部における露光量が３３ｍＪ／ｃｍ2、となるように時間を調節した。紫外線照射の光源は、フナコシ社製の『２ＵＶトランスイルミネーターＬＭ−２６型』を、波長３６５ｎｍで用いた。
【０１４１】
次いで、紫外線を照射した基板を、９０℃のホットプレート上に１分間静置することにより、塗膜に熱処理を施し、液晶相の状態とした。
その後、熱処理を行った塗膜に対し、窒素雰囲気下（酸素濃度５００ｐｐｍ以下）、８０℃で、５００ｍＪ／ｃｍ2、紫外線を照射して配向膜組成物の塗膜を硬化することにより、基板の表面に配向膜を形成した。なお、紫外線の光源は、ＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製の『ＥＸＥＣＵＲＥ３０００−Ｗ』を用いた。
【０１４２】
形成した配向膜について、下面および上面における液晶化合物の光学軸の方向（配向方向）を、各面にＧＨ型二色性液晶（ＺＬＩ−１８４２、メルク社製）を塗布し、偏光顕微鏡下で観察することで確認した。
その結果、配向膜は、下面（基板側）では、図１９に示すように、液晶化合物の光学軸の方向は基板のラビングの方向に一致していた。他方、配向膜は、上面では、マスク５８の開口に対応する１５個所において、図２０に示すように、開口の中心から放射状に液晶化合物の光学軸が時計回りに回転しており、従って、開口の中心を通過する複数の直線上において、一方向に向かって液晶化合物の光学軸が回転しており、かつ、開口の中心において、光学軸の回転方向が逆転する液晶配向パターンを有していた。
【０１４３】
（液晶組成物１の調製）
以下に示す各成分を混合し、液晶組成物１を調製した。
・液晶化合物１：                                      １ｇ
・水平配向剤１：                                ０．４ｍｇ
・水平配向剤２：                              ０．１５ｍｇ
・光ラジカル開始剤１：                            ２０ｍｇ
・ペンタエリスリトールテトラアクリレート（新中村化学工業社製、Ａ−ＴＭＭＴ（Tetramethylol Methane Tetaacrylate））：              １０ｍｇ
・メチルエチルケトン（ＭＥＫ）：              １．０９ｇ
・シクロヘキサノン：                          ０．１６ｇ
【０１４４】
（液晶層（液晶レンズアレイ１）の形成）
形成した配向膜上に、ワイヤーバーを用いて、調製した液晶組成物１を室温にて塗布した後、乾燥することにより、塗膜を形成した。なお、塗膜は、乾燥後の塗膜（乾膜）の厚さが２μｍとなるように調節した。
次いで、９０℃のホットプレート上に１分間静置することにより、塗膜に熱処理を施し、液晶相の状態とした。
その後、熱処理を行った塗膜に対し、窒素雰囲気下（酸素濃度５００ｐｐｍ以下）、８０℃で、５００ｍＪ／ｃｍ2、紫外線を照射して液晶組成物１の塗膜を硬化することにより、液晶層を形成した。
これにより、１５個の液晶レンズを持つ液晶レンズアレイ１を作製した。
【０１４５】
（積層体の作製）
板ガラス上にＯＣＡテープ（日栄化工社製、ＭＨＭ−ＵＶＣ１５）を貼着した。
このＯＣＡテープ上に、作製した液晶レンズアレイ１を、液晶レンズアレイ１側（液晶層側）がＯＣＡテープ側になるようにして貼着した。積層体とＯＣＡテープとの貼着は、ローラを用いて行った。
その後、基板を剥離して、液晶レンズアレイ１と、ガラス板との積層体を作製した。
【０１４６】
作製した積層体について、偏光顕微鏡を用いてクロスニコル状態で確認したところ、液晶レンズアレイ１のガラス板側の表面は、図２１に示すように、配向膜の上面の液晶配向パターンに対応して、１点から放射状に液晶化合物の光学軸が時計回りに回転する液晶配向パターン、すなわち、放射の中心点の１点を通過する直線上で、一方向に向かって液晶化合物の光学軸が回転しており、かつ、放射の中心点において、光学軸の回転方向が逆転する液晶配向パターンを、３×５個で合計１５個、有していた。
また、液晶配向パターンにおける放射の中心点は、いずれも、配向膜の形成において露光を行ったマスク５８の円形の開口の中心に一致していた。
【０１４７】
作製した液晶レンズアレイ１とガラス板との積層体に、円偏光板を介して、右円偏光および左円偏光を照射した。
その結果、右円偏光を照射した際には、液晶レンズ（液晶配向パターン）の中心を通過する液晶レンズアレイの垂線に光を集光し、左円偏光を照射した際には、液晶レンズの中心から外方向に光を拡散した。
【０１４８】
[実施例２]
図２４に示すような、黒色の遮光板に、幅５００μｍで長さ５０ｍｍの線状（長方形）の開口を、１０ｍｍ間隔で、５列、形成したマスク６０を用意した。
実施例１において、配向膜の形成の際に配向膜組成物の塗膜のマスク露光に用いたマスク５８を、図２４に示すマスク６０に変更した以外は、実施例１と同様にして、線状の液晶レンズを、５個、有する液晶レンズアレイ２を作製し、さらに、液晶レンズアレイ２とガラス板との積層体を作製した。
【０１４９】
配向膜を形成した後に、形成した配向膜について、実施例１と同様に確認した。
その結果、配向膜は、下面（基板側）では、図３に示すように、液晶化合物の光学軸の方向は基板のラビングの方向に一致していた。他方、上面では、マスク６０の開口に対応する領域において、図４に示すように、マスク６０の開口の幅方向（長手方向と直交する方向）に向かって液晶化合物の光学軸が回転しており、かつ、マスク６０の開口の幅方向の中心において、光学軸の回転方向が逆転する配向パターンを、５つ、有していた。
【０１５０】
さらに、作製した積層体について、実施例１と同様に確認したところ、液晶レンズアレイ２のガラス板側の表面は、図６に示すように、液晶化合物の光学軸が一方向に向かって回転しており、かつ、一方向の途中で回転方向が逆転する液晶配向パターンを、５つ、有していた。
また、光学軸の回転方向は、マスクの開口の幅方向に一致しており、かつ、光学軸の回転方向が逆転する位置は、マスクの開口の幅方向の中心であった。
【０１５１】
実施例１と同様に、作製した液晶レンズアレイ２とガラス板との積層体に、円偏光板を介して、右円偏光および左円偏光を照射した。
その結果、右円偏光を照射した際には、液晶レンズ（液晶配向パターン）の幅方向の中心を通る液晶レンズアレイの垂線に向かって光を集光し、左円偏光を照射した際には、液晶レンズの幅方向の中心から外方向に光を拡散した。なお、各液晶レンズは、長手方向には光を屈折しなかった（レンズパワーを有していなかった）。
【０１５２】
［実施例３］
（液晶組成物２の調製）
以下に示す各成分を混合し、液晶組成物２を調製した。
・液晶化合物１：                                      １ｇ
・キラル剤２（下記構造）                          ５５ｍｇ
・水平配向剤１：                                ０．４ｍｇ
・水平配向剤２：                              ０．１５ｍｇ
・光ラジカル開始剤１：                            ２０ｍｇ
・ペンタエリスリトールテトラアクリレート（新中村化学工業社製、Ａ−ＴＭＭＴ（Tetramethylol Methane Tetaacrylate））：              １０ｍｇ
・メチルエチルケトン（ＭＥＫ）：              １．０９ｇ
・シクロヘキサノン：                          ０．１６ｇ
【０１５３】
キラル剤２
【化６】
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【０１５４】
（液晶層（液晶レンズアレイ３）および積層体の作製）
実施例２において、液晶層の形成に用いた液晶組成物１を液晶組成物２に変更し、かつ、乾燥膜厚を５μｍとした以外は、実施例２と同様に、液晶レンズアレイ３を形成し、さらに、液晶レンズアレイ３とガラス板との積層体を作製した。
液晶レンズアレイ３は、５個の反射型レンズ（反射鏡）を有する、反射型の液晶レンズアレイである。
【０１５５】
作製した積層体について、実施例１と同様に確認したところ、液晶レンズアレイ３のガラス板側の表面は、図６に示すように、液晶化合物の光学軸が一方向に向かって回転しており、かつ、一方向の途中で回転方向が逆転する液晶配向パターンを、５つ、有していた。
また、光学軸の回転方向は、マスクの開口の幅方向に一致しており、かつ、光学軸の回転方向が逆転する位置は、マスクの開口の幅方向の中心であった。
【０１５６】
さらに、実施例１と同様に、作製した液晶レンズアレイ３とガラス板との積層体に、円偏光板を介して、右円偏光を照射した。
その結果、反射光は、液晶レンズ（液晶配向パターン）の幅方向の中心を通る液晶レンズアレイの垂線に向かって光を集光された。なお、各液晶レンズは、長手方向には光を屈折しなかった。
【０１５７】
［比較例１］
実施例１において、配向膜の形成時における、マスク５８を用いた紫外線の照射を行わなかった。
これ以外は、実施例１と同様に、配向膜を形成し、液晶層を形成し、さらに、液晶層とガラス板との積層体を作製した。
配向膜を形成した際に、配向膜を実施例１と同様に確認した。その結果、配向膜は、下面（基板側）では、図３に示すように、液晶化合物の光学軸の方向は基板のラビングの方向に一致していた。他方、上面では、全面的に、液晶化合物の光学軸の方向は一方向に揃っていた。
さらに、作製した積層体について、実施例１と同様に確認したところ、液晶層のガラス板側の表面は、液晶化合物の光学軸の方向が、配向膜の上面における液晶化合物の光学軸の方向と同方向に揃っていた。
【０１５８】
実施例１と同様に、作製した液晶層とガラス板との積層体に、円偏光板を介して、右円偏光および左円偏光を照射した。
その結果、右円偏光および左円偏光共に、積層体は、レンズとしての作用を、全く発現しなかった。
以上の結果より、本発明の効果は、明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
集光または光拡散用のレンズおよび反射鏡の製造等に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【０１６０】
１０，３０，５０  光学素子
１２  基板
１４，３２，５２  配向膜
１４Ａ，５２Ａ  塗膜
１４ａ，３２ａ，５２ａ  下面
１４ｂ，３２ｂ，５２ｂ  上面
１６，１６Ａ，５４  液晶層
２０，２４，３６  液晶化合物
３４，３４Ａ，３４Ｂ  コレステリック液晶層
４０，５８，６０  マスク
４０ａ  スリット
Ｌ1，Ｌ4，Ｌｒ  入射光
Ｌ2，Ｌ5  透過光
Ｌｒ１，Ｌｒ２  反射光
Ｑ１，Ｑ２  絶対位相
Ｅ１，Ｅ２  等位相面
Ｓ  スポット光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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