(57)【要約】  本発明は、入射した光を所定の方向に角度を持たせて透過または反射することができ、さらに、透過光量または反射光量の波長依存性が小さい光学素子、および、この光学素子を用いる導光素子の提供を課題とする。本発明の光学素子は、液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を備え、光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、赤外線吸収色素の短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収が、赤外線吸収色素の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きい。
2019189809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を備え、
前記光学異方性層は、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、
前記赤外線吸収色素の短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収が、前記赤外線吸収色素の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きい、光学素子。
【請求項２】
前記赤外線吸収色素の波長７００〜２０００ｎｍの吸光度の積算値が、前記赤外線吸収色素の波長４００〜７００ｎｍの吸光度の積算値よりも大きい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記赤外線吸収色素が、式（１）で表される化合物である、請求項１または２に記載の光学素子。
【化１】
2019189809.tif 000028
Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、少なくとも一方は電子求引性基であり、Ｒ１１およびＲ１２は結合して環を形成してもよい。Ｒ１３は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、置換ホウ素または金属原子を表し、Ｒ１１と共有結合または配位結合していてもよい。Ｒ１４は、それぞれ独立に、メソゲン基を有する基を表す。
【請求項４】
前記光学軸が前記光学異方性層の厚み方向でねじれて回転する領域を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記液晶化合物が厚み方向にコレステリック配向している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記液晶化合物由来の光学軸の向きが面内で１８０°回転する長さを１周期とした際に、前記液晶配向パターンにおける前記１周期の長さが異なる領域を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記液晶配向パターンにおける前記液晶化合物由来の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する前記一方向に向かって、前記液晶配向パターンの前記１周期が、漸次、短くなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
前記光学異方性層の前記液晶配向パターンが、前記液晶化合物由来の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する前記一方向を、内側から外側に向かう同心円状に有する、同心円状のパターンである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項９】
前記光学異方性層を、複数層、備え、
前記光学異方性層の厚み方向でねじれて回転する方向が互いに異なる光学異方性層を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記液晶配向パターンにおける前記１周期の長さが５０μｍ以下である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学素子と、導光板とを含む、導光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過した光を屈折させる光学素子、および、この光学素子を用いる導光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非特許文献１に記載されるような、実際に見ている光景に、仮想の映像および各種の情報等を重ねて表示する、ＡＲ（Augmented Reality（拡張現実））グラスが実用化されている。ＡＲグラスは、スマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ（Head Mounted Display））、および、ＡＲメガネ等とも呼ばれている。【０００３】
非特許文献１に示されるように、ＡＲグラスは、一例として、ディスプレイ（光学エンジン）が表示した映像を、導光板の一端に入射して伝播し、他端から出射することにより、使用者が実際に見ている光景に、仮想の映像を重ねて表示する。
ＡＲグラスでは、回折素子を用いて、ディスプレイからの光（投影光）を回折（屈折）させて導光板の一方の端部に入射する。これにより、角度を付けて導光板に光を導入して、導光板内で光を伝播させる。導光板を伝播した光は、導光板の他方の端部において同じく回折素子によって回折されて、導光板から、使用者による観察位置に出射される。【０００４】
ＡＲグラスに用いられる導光板としては、一例として、特許文献１に記載される導光板（導波路）が知られている。
この導光板は、光を反射して導波する前面および後面を有し、前面または後面に設けられる第１の部分、および、前面または後面に設けられる第２の部分を有する。第１の部分は、第１の部分からの反射によって、第１の量だけ光の位相を変化させる構造を有する。また、同じ表面の第２の部分は、第２の部分からの反射によって、第１の量とは異なる第２の量だけ光の位相を変化させる、第１の部分とは異なる構造を有する。さらに、この導光板において、第１の部分は、第２の量と第１の量との差に実質的に一致する距離だけ、第２の部分とオフセットされる構成を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第２０１６／０２３１５６８号公報
【特許文献２】特表２０１０−５２５３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載されているような面内で液晶配向パターンを変化させて光を回折させる素子は、ＡＲグラス等の光学部材としての適用が期待される。しかしながら、広帯域または複数の波長からなる光に対しては、透過光の強度が弱くなるという問題がある。特許文献２においては、液晶を多層化した複雑な層構成を用いる方法が提案されている。【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、簡易な構成で、広い波長領域にわたって、屈折して透過する光または所定の方向に反射する光の光強度が強く、例えば、同じ方向から入射した異なる波長の光が、屈折して透過したとき、または、所定の方向に反射したとき、いずれの波長でも透過光または反射光が明るい光学素子を提供することを課題とする。
また、本発明は、この光学素子を用いる導光素子を提供することも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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）  液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を備え、
光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
赤外線吸収色素の短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収が、赤外線吸収色素の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きい、光学素子。
（２）  赤外線吸収色素の波長７００〜２０００ｎｍの吸光度の積算値が、赤外線吸収色素の波長４００〜７００ｎｍの吸光度の積算値よりも大きい、（１）に記載の光学素子。
（３）  赤外線吸収色素が、後述する式（１）で表される化合物である、（１）または（２）に記載の光学素子。
（４）  光学軸が光学異方性層の厚み方向でねじれて回転する領域を有する、（１）〜（３）のいずれかに記載の光学素子。
（５）  液晶化合物が厚み方向にコレステリック配向している、（１）〜（４）のいずれかに記載の光学素子。
（６）  液晶化合物由来の光学軸の向きが面内で１８０°回転する長さを１周期とした際に、液晶配向パターンにおける１周期の長さが異なる領域を有する、（１）〜（５）のいずれかに記載の光学素子。
（７）  液晶配向パターンにおける液晶化合物由来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に向かって、液晶配向パターンの１周期が、漸次、短くなる、（１）〜（６）のいずれかに記載の光学素子。
（８）  光学異方性層の液晶配向パターンが、液晶化合物由来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、（１）〜（７）のいずれかに記載の光学素子。
（９）  光学異方性層を、複数層、備え、
光学異方性層の厚み方向でねじれて回転する方向が互いに異なる光学異方性層を有する、（１）〜（８）のいずれかに記載の光学素子。
（１０）  液晶配向パターンにおける１周期の長さが５０μｍ以下である、（１）〜（９）のいずれかに記載の光学素子。
（１１）  （１）〜（１０）のいずれかに記載の光学素子と、導光板とを含む、導光素子。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光学素子は、広い波長領域にわたって、屈折して透過する光または所定の方向に反射する光の光強度が強く、例えば、同じ方向から入射した異なる波長の光が、屈折して透過したとき、または、所定の方向に反射したとき、いずれの波長でも明るい光を出射できる。
また、この光学素子を用いる本発明の導光素子は、１枚の導光板で、波長の異なる複数種の光を導光して、明るい光を出射できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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に示す光学素子の光学異方性層を概念的に示す図である。
【図３】図１に示す光学素子の光学異方性層の平面図である。
【図４】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５】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６】従来の逆波長分散性を示す光学異方性層の波長分散と理想の位相差の波長分散との比較を示す図である。
【図７】有機分子の屈折率と吸収係数との波長分散特性を示す図である。
【図８】所定の吸収特性の有無による異常光線屈折率ｎｅと常光線屈折率ｎｏとの波長分散との比較を示す図である。
【図９】図１に示す光学素子の配向膜を露光する露光装置の一例を概念的に示す図である。
【図１０】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１１】図１０に示す光学異方性層を形成する配向膜を露光する露光装置の一例を概念的に示す図である。
【図１２】本発明の導光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。
【図１３】本発明の光学素子の光学異方性層の別の例を概念的に示す図である。
【図１４】光強度の測定方法を説明するための概念図である。
【図１５】光強度の測定方法を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の光学素子について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１２】
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。
【００１３】
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、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。
【００１４】
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。
【００１５】
本発明の光学素子は、液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を備え、
光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
赤外線吸収色素の短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収が、赤外線吸収色素の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きい。
後に詳述するが、本発明の光学素子は、このような構成を有することにより、入射して透過する光の光強度の波長依存性を小さくすることができる。
【００１６】
［光学素子の態様］
図１に、本発明の光学素子の一例を概念的に示す。
図示例の光学素子１０は、第１光学異方性部材１２を有する。
前述のように、本発明の光学素子は、液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を用いて形成された、液晶化合物由来の光学軸が回転する所定の液晶配向パターンを有する光学異方性層を、厚さ方向に配列したものである。第１光学異方性部材１２は、支持体２０、配向膜２４Ａおよび第１光学異方性層２６Ａ、を有する。
【００１７】
また、図示例の光学素子１０は、各光学異方性部材に支持体２０を有しているが、本発明の光学素子は、光学異方性部材毎に支持体２０を設けなくてもよい。
例えば、本発明の光学素子は、上記構成から、支持体２０を剥離して、配向膜２４Ａおよび第１光学異方性層２６Ａのみで、または、配向膜２４Ａも剥離して、第１光学異方性層２６Ａのみで、本発明の光学素子を構成してもよい。
【００１８】
すなわち、本発明の光学素子は、液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を備え、
光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
赤外線吸収色素の短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収が、赤外線吸収色素の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きいものであれば、各種の層構成が利用可能である。
【００１９】
＜光学異方性部材＞
本発明の光学素子１０は、第１光学異方性部材１２を設けたものである。
前述のように、第１光学異方性部材１２は、支持体２０、配向膜２４Ａおよび第１光学異方性層２６Ａ、を有する。
【００２０】
＜＜支持体＞＞
第１光学異方性部材１２において、支持体２０は、配向膜２４Ａ、ならびに、第１光学異方性層２６Ａを支持するものである。
以下の説明では、配向膜を他の配向膜と区別する必要がない場合には、単に『配向膜』とも言う。また、以下の説明では、光学異方性層を他の光学異方性層と区別する必要がない場合には、単に『光学異方性層』とも言う。
【００２１】
支持体２０は、配向膜および光学異方性層を支持できるものであれば、各種のシート状物（フィルム、板状物）が利用可能である。
支持体２０としては、透明支持体が好ましく、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリル系樹脂フィルム、セルローストリアセテート等のセルロース系樹脂フィルム、シクロオレフィンポリマー系フィルム（例えば、商品名「アートン」、ＪＳＲ社製、商品名「ゼオノア」、日本ゼオン社製）、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、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。
支持体２０は、可撓性のフィルムに限らず、ガラス基板等の非可撓性の基板であってもよい。
【００２２】
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。
【００２３】
＜＜配向膜＞＞
第１光学異方性部材１２において、支持体２０の表面には配向膜２４Ａが形成される。
配向膜２４Ａは、第１光学異方性部材１２の第１光学異方性層２６Ａ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。
【００２４】
後述するが、本発明の光学素子１０において、光学異方性層は、液晶化合物３０に由来する光学軸３０Ａ（図３参照）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。
【００２５】
以下の説明では、『光学軸３０Ａの向きが回転』を単に『光学軸３０Ａが回転』とも言う。
【００２６】
配向膜は、公知の各種のものが利用可能である。
例えば、ポリマー等の有機化合物からなるラビング処理膜、無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、ならびに、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライドおよびステアリル酸メチル等の有機化合物のラングミュア・ブロジェット法によるＬＢ（Langmuir-Blodgett：ラングミュア・ブロジェット）膜を累積させた膜、等が例示される。
【００２７】
ラビング処理による配向膜は、ポリマー層の表面を紙または布で一定方向に数回こすることにより形成できる。
配向膜に使用する材料としては、ポリイミド、ポリビニルアルコール、特開平９−１５２５０９号公報に記載された重合性基を有するポリマー、特開２００５−９７３７７号公報、特開２００５−９９２２８号公報、および、特開２００５−１２８５０３号公報に記載の配向膜等の形成に用いられる材料が好ましい。
【００２８】
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、いわゆる光配向膜が好適に利用される。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、好適に利用される。
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、非偏光の照射は、光配向膜に対して、斜め方向から行うことができる。
【００２９】
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。
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。
【００３０】
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。
【００３１】
配向膜の形成方法には制限はなく、配向膜の形成材料に応じた公知の方法が、各種、利用可能である。一例として、配向膜を支持体２０の表面に塗布して乾燥させた後、配向膜をレーザ光によって露光して、配向パターンを形成する方法が例示される。
【００３２】
図９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。なお、図９に示す例では、一例として、第１光学異方性部材１２の配向膜２４Ａの露光を例示している。
【００３３】
図９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の偏光方向を変えるλ／２板６５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つに分離する偏光ビームスプリッター６８と、分離された２つの光線ＭＡおよびＭＢの光路上にそれぞれ配置されたミラー７０Ａおよび７０Ｂと、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂと、を備える。
なお、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ＰRに、λ／４板７２Ｂは直線偏光Ｐ0（光線ＭＢ）を左円偏光ＰLに、それぞれ変換する。
【００３４】
配向パターンを形成される前の配向膜２４Ａ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２４Ａ上において交差させて干渉させ、その干渉光を配向膜２４Ａに照射して露光する。
この際の干渉により、配向膜２４Ａ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２４Ａ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に由来する光学軸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、光学軸３０Ａが回転する１方向における、光学軸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に由来する光学軸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、第１光学異方性層２６Ａ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、光学軸３０Ａの回転方向を逆にすることができる。
【００３５】
なお、本発明の光学素子において、配向膜は、好ましい態様として設けられるものであり、必須の構成要件ではない。
例えば、支持体２０をラビング処理する方法、支持体２０をレーザ光等で加工する方法等によって、支持体２０に配向パターンを形成することにより、第１光学異方性層２６Ａ等が、液晶化合物３０に由来する光学軸３０Ａ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構成とすることも、可能である。
【００３６】
＜＜光学異方性層＞＞
第１光学異方性部材１２において、配向膜２４Ａの表面には、第１光学異方性層２６Ａが形成される。
なお、図１（および、後述する図４〜５）においては、図面を簡略化して光学素子１０の構成を明確に示すために、第１光学異方性層２６Ａは、配向膜の表面の液晶化合物３０（液晶化合物分子）のみを示している。しかしながら、第１光学異方性層２６Ａは、図２に第１光学異方性層２６Ａを例示して概念的に示すように、通常の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同様に、配向された液晶化合物３０が積み重ねられた構造を有する。
また、後述するように光学異方性層には、図示しない赤外線吸収色素も含まれている。
【００３７】
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（第１光学異方性層２６Ａ）は、液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を用いて形成されたものである。
光学異方性層は、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。
【００３８】
光学異方性層は、光学異方性層の面内において、液晶化合物に由来する光学軸の向きが、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に由来する光学軸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、光学軸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に由来する光学軸３０Ａを、『液晶化合物３０の光学軸３０Ａ』または『光学軸３０Ａ』とも言う。
光学異方性層において、液晶化合物３０は、それぞれ、光学異方性層において、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２、後述する図４〜図５では、Ｙ方向は、紙面に直交する方向となる。
【００３９】
図３に、第１光学異方性層２６Ａの平面図を概念的に示す。
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、第１光学異方性層２６Ａを主面と直交する方向から見た図である。
また、図３では、本発明の光学素子１０の構成を明確に示すために、図１と同様、液晶化合物３０は配向膜２４Ａの表面の液晶化合物３０のみを示している。しかしながら、第１光学異方性層２６Ａは、厚さ方向には、図２に示されるように、この配向膜２４Ａ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。
【００４０】
なお、図３では、第１光学異方性層２６Ａを代表例として説明するが、後述する液晶配向パターンの１周期の長さ（１周期Λ）が異なる以外は、基本的に、同様の構成および作用効果を有する。
【００４１】
第１光学異方性層２６Ａは、第１光学異方性層２６Ａの面内において、液晶化合物３０に由来する光学軸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の光学軸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の光学軸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、光学軸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の光学軸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。
【００４２】
一方、第１光学異方性層２６Ａ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、すなわち光学軸３０Ａが連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光学軸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、第１光学異方性層２６Ａ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、光学軸３０Ａの向きと矢印Ｘ方向とが成す角度が等しい。
【００４３】
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、面内で光学軸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の光学軸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の光学軸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３に示すように、矢印Ｘ方向と光学軸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方向すなわち光学軸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。
【００４４】
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３０は、光学軸３０Ａと矢印Ｘ方向（液晶化合物３０の光学軸の向きが回転する１方向）とが成す角度が等しい。この光学軸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、光学軸３０Ａの方向の液晶化合物３０の屈折率と、領域Ｒの面内において光学軸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。
【００４５】
このような光学異方性層（第１光学異方性層２６Ａ）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４に第１光学異方性層２６Ａを例示して概念的に示す。なお、第１光学異方性層２６Ａ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４に示すように、第１光学異方性層２６Ａ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、第１光学異方性層２６Ａに左円偏光である入射光Ｌ1が入射すると、入射光Ｌ1は、第１光学異方性層２６Ａ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、第１光学異方性層２６Ａを通過する際に、それぞれの液晶化合物３０の光学軸３０Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。このとき、光学軸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、光学軸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、第１光学異方性層２６Ａ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、第１光学異方性層２６Ａを通過した入射光Ｌ1には、図４に示すように、それぞれの光学軸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。
【００４６】
一方、図５に概念的に示すように、第１光学異方性層２６Ａ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、第１光学異方性層２６Ａに右円偏光の入射光Ｌ4が入射すると、入射光Ｌ4は、第１光学異方性層２６Ａ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、第１光学異方性層２６Ａを通過する際に、それぞれの液晶化合物３０の光学軸３０Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。このとき、光学軸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、光学軸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、第１光学異方性層２６Ａ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、第１光学異方性層２６Ａを通過した入射光Ｌ4は、図５に示すように、それぞれの光学軸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、光学軸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。
【００４７】
第１光学異方性層２６Ａ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第１光学異方性層２６Ａ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（Ｘ−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、第１光学異方性層２６Ａの厚さである。
２００ｎｍ≦Δｎ550×ｄ≦３５０ｎｍ・・・（Ｘ−１）
すなわち、第１光学異方性層２６Ａの複数の領域Ｒの面内レタデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ550×ｄが式（Ｘ−１）を満たしていれば、第１光学異方性層２６Ａ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（Ｘ−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）＝Δｎλ×ｄは下記式（Ｘ−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。
０．７×（λ／２）ｎｍ≦Δｎλ×ｄ≦１．３×（λ／２）ｎｍ・・・（Ｘ−２）
【００４８】
また、第１光学異方性層２６Ａ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（Ｘ−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。
【００４９】
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い。
【００５０】
本発明の光学異方性層に含まれる赤外線吸収色素の短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収が、赤外線吸収色素の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きい。この吸収特性によって、得られる効果について以下に詳述する。
まず、図６に、測定波長５５０ｎｍでの位相差（Ｒｅ（５５０ｎｍ））を１として規格化した可視光線領域での各波長における位相差（Ｒｅ）の波長分散特性を示す。例えば、上述した理想的なλ／２板は、図６の点線に示すように、位相差が測定波長に対し比例関係にあるため、測定波長が長いほど位相差が大きくなる「負の分散」特性を有する。それに対して、従来の逆波長分散性を示す光学異方性層は、図６の実線に示すように、短波長領域においては点線で示す理想曲線と重なる位置にもあるが、長波長領域においては理想曲線から外れる傾向を示す。
本発明の光学異方性層においては、赤外線吸収色素が波長７００〜２０００ｎｍにおける吸収特性を有することにより、白抜き矢印で示すように、長波長領域における光学特性を理想曲線に近づけることができる。
【００５１】
上記特性が得られる理由としては、まず、一般的な有機分子の屈折率波長分散特性について図７を参照しながら説明する。図７中、上側は波長に対する屈折率の挙動を示し、下側では波長に対する吸収特性の挙動（吸収スペクトル）を示す。
有機分子は、固有吸収波長から離れた領域（図７のａの領域）における屈折率ｎは波長が増すと共に単調に減少する。このような分散は「正常分散」と言われる。これに対して、固有吸収を含む波長域（図７のｂの領域）における屈折率ｎは、波長が増すとともに急激に増加する。このような分散は「異常分散」と言われる。
つまり、図７に示すように、吸収がある波長領域の直前においては屈折率の増減が観察される。
【００５２】
本発明の光学異方性層において、液晶化合物の配向に沿って、赤外線吸収色素も合わせて配向する。その際、赤外線吸収色素の長軸が液晶化合物の光学軸と平行となるように、赤外線吸収色素が配向する。
そのため、光学異方性層の上述した各領域Ｒにおいては、液晶化合物の光学軸に赤外線吸収色素の長軸が平行となるように、赤外線吸収色素が配置される。言い換えれば、領域Ｒの面内における遅相軸の方向に赤外線吸収色素の長軸が配向となるように、赤外線吸収色素が配置される。なお、上記遅相軸とは液晶化合物の光学軸に由来する軸であり、主に液晶化合物の屈折率が最も大きい方向に該当する。
そのため、上述したように、光学異方性層は、光学異方性層の面内において、液晶化合物に由来する光学軸の向きが、一方向（図３の矢印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しているが、同時に、光学異方性層は、光学異方性層の面内において、赤外線吸収色素に長軸の向きが、上記一方向と同一の方向（図３の矢印Ｘ方向）に沿って連続的に回転しながら変化する配向パターンも有している。
【００５３】
上述したように、赤外線吸収色素の短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収が、赤外線吸収色素の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きい。そのため、赤外線吸収色素の吸収特性の影響を受けて、光学異方性層の各領域Ｒにおいては、領域Ｒにおける進相軸の方向（遅相軸の方向と直交する方向）での波長７００〜２０００ｎｍにおける吸収が、遅相軸の方向での波長７００〜２０００ｎｍにおける吸収よりも大きくなる。以後、このような吸収特性を、吸収特性Ｘともいう。後段で詳述するように、上記吸収特性Ｘは、光学異方性層中において赤外線吸収色素の吸光度の高い軸方向を進相軸の方向と平行になるように配置することにより達成される。
吸収特性Ｘを示す光学異方性層の領域Ｒにおいては、吸収特性Ｘを有さない光学異方性層の領域Ｒよりも、常光線屈折率がより低下する。
具体的には、図８において、上記吸収特性Ｘの有無による異常光線屈折率ｎｅと常光線屈折率ｎｏとの波長分散の比較を示す図である。図８中、太線は吸収特性Ｘがない場合の異常光線屈折率ｎｅのカーブを示し、実線は吸収特性Ｘがない場合の常光線屈折率ｎｏのカーブを示す。それに対して、吸収特性Ｘを有する光学異方性層の領域Ｒにおいては、上記図７で示したような波長７００〜２０００ｎｍの吸収に由来する影響を受けて、破線で示すように可視光線領域の長波長領域において常光線屈折率ｎｏの値がより低下する。結果として、可視光線領域の長波長領域において、異常光線屈折率ｎｅと常光線屈折率ｎｏとの差である複屈折（屈折率差）Δｎがより大きくなり、図６に示す矢印の挙動が達成される。図６のような挙動が達成されると、光学異方性層の領域Ｒの分散特性が理想曲線により近くなり、同じ方向から入射した異なる波長の光が、屈折して透過したとき、いずれの波長でも透過光が明るい状況が得られる。
以下、光学異方性層の構成について詳述する。
【００５４】
波長４５０ｎｍにおける第１光学異方性層２６Ａの領域Ｒの面内レタデーションＲｅ（４５０）＝Δｎ450×ｄと、波長５５０ｎｍにおける第１光学異方性層２６Ａの領域Ｒの面内レタデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ550×ｄは、下記式（Ａ）を満たすのが好ましい。ここで、Δｎ450は、波長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・・・（Ａ）
式（Ａ）は、第１光学異方性層２６Ａの領域Ｒが逆分散性を有していることを表している。すなわち、式（Ａ）が満たされることにより、第１光学異方性層２６Ａは、広帯域の波長の入射光に対応できる。
なかでも、（Δｎ450×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）は、０．９７以下が好ましく、０．９２以下がより好ましく、０．８７以下がさらに好ましい。下限は特に制限されないが、０．７０以上の場合が多い。
【００５５】
光学異方性層の（Δｎ650×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）は特に制限されないが、１．０５以上が好ましく、１．１０以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、１．２５以下が好ましく、１．２０以下がより好ましい。
なお、Ｒｅ（６５０））＝Δｎ650×ｄは、波長６５０ｎｍにおける光学異方性層の領域Ｒの面内レタデーションを表す。
【００５６】
また、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。
【００５７】
ここで、第１光学異方性層２６Ａ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。さらに、矢印Ｘ方向に沿って回転する、液晶化合物３０の光学軸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。
【００５８】
光学異方性層は、液晶化合物（例えば、棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物）および赤外線吸収色素を含む組成物の硬化層からなり、液晶化合物の光学軸（棒状液晶化合物の光学軸または円盤状液晶化合物の光学軸）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、配向膜上に組成物を塗布して、硬化することにより、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組成物は、液晶化合物（棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物）および赤外線吸収色素を含み、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等のその他の成分を含んでいてもよい。
【００５９】
光学異方性層においては、光学異方性層の領域Ｒの進相軸の方向での波長７００〜２０００ｎｍにおける吸収（以下、「吸収Ｆ」ともいう）が、光学異方性層の領域Ｒの遅相軸の方向での波長７００〜２０００ｎｍにおける吸収（以下、「吸収Ｓ」ともいう）よりも大きい。
上記「吸収Ｆが吸収Ｓよりも大きい」とは、光学異方性層の領域Ｒの進相軸に平行な偏光を光学異方性層に照射した際に得られる吸収スペクトルの波長７００〜２０００ｎｍにおける最大吸光度が、光学異方性層の領域Ｒの遅相軸に平行な偏光を光学異方性層に照射した際に得られる吸収スペクトルの波長７００〜２０００ｎｍにおける最大吸光度よりも大きいことを意図する。
なお、上記測定は、赤外線用偏光子を備えた分光光度計（ＭＰＣ−３１００（ＳＨＩＭＡＤＺＵ製））を用いて実施できる。
【００６０】
なお、上記のような吸収の異方性は、後述するように赤外線吸収色素を用いることにより実現できる。特に、二色性の赤外線吸収色素を用いて、この色素の吸光度のより高い軸方向を光学異方性層の領域Ｒの進相軸方向と平行とすることにより、吸収Ｆを吸収Ｓよりも大きくできる。
【００６１】
赤外線吸収色素の波長７００〜２０００ｎｍにおける極大吸収波長における光学異方性層の領域Ｒの配向秩序度Ｓ０は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、式（Ｂ）の関係を満たすことが好ましい。
式（Ｂ）    −０．５０＜Ｓ０＜−０．１５
なかでも、配向秩序度Ｓ０は−０．４０〜−０．２０であることがより好ましい。
【００６２】
本明細書において、波長λｎｍにおける光学異方性層の領域Ｒの配向秩序度Ｓ０（λ）は、式（Ｃ）で表される値である。
式（Ｃ）    Ｓ０（λ）＝（Ａｐ−Ａｖ）／（Ａｐ＋２Ａｖ）
式（Ｃ）中、Ａｐは、光学異方性層の領域Ｒの遅相軸方向に対して平行方向に偏光した光に対する吸光度を表す。Ａｖは、光学異方性層の領域Ｒの遅相軸方向に対して直交方向に偏光した光に対する吸光度を示す。
光学異方性層の領域Ｒの配向秩序度Ｓ０（λ）は、光学異方性層の領域Ｒの偏光吸収測定により求めることができる。なお、上記測定は、赤外線用偏光子を備えた分光光度計（ＭＰＣ−３１００（ＳＨＩＭＡＤＺＵ製））を用いて実施できる。λは、光学異方性層の領域Ｒの吸収測定で得られた波長７００〜２０００ｎｍにおける吸収スペクトルの極大吸収波長である。
【００６３】
光学異方性層は、液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物から形成された層である。以下では、使用される材料について詳述し、その後、光学異方性層の製造方法について詳述する。
【００６４】
―液晶化合物―
液晶化合物の種類は特に制限されないが、その形状から、棒状タイプ（棒状液晶化合物）と円盤状タイプ（円盤状液晶化合物。ディスコティック液晶化合物）とに分類できる。さらにそれぞれ低分子タイプと高分子タイプとがある。高分子とは一般に重合度が１００以上のものを指す（高分子物理・相転移ダイナミクス，土井 正男 著，２頁，岩波書店，１９９２）。なお、２種以上の棒状液晶化合物、２種以上の円盤状液晶化合物、または、棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物との混合物を用いてもよい。
【００６５】
液晶化合物の極大吸収波長の位置は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、紫外線領域に位置することが好ましい。
【００６６】
光学特性の温度変化および湿度変化を小さくできることから、液晶化合物としては、重合性基を有する液晶化合物（棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物）が好ましい。液晶化合物は２種類以上の混合物でもよく、その場合、少なくとも１つが２以上の重合性基を有していることが好ましい。
つまり、光学異方性層は、重合性基を有する液晶化合物（棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物）が重合等によって固定されて形成された層であることが好ましく、この場合、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。
上記重合性基の種類は特に制限されず、ラジカル重合またはカチオン重合が可能な重合性基が好ましい。
ラジカル重合性基としては、公知のラジカル重合性基を用いることができ、アクリロイル基またはメタアクリロイル基が好ましい。
カチオン重合性基としては、公知のカチオン重合性基を用いることができ、具体的には、脂環式エーテル基、環状アセタール基、環状ラクトン基、環状チオエーテル基、スピロオルソエステル基、および、ビニルオキシ基が挙げられる。なかでも、脂環式エーテル基またはビニルオキシ基が好ましく、エポキシ基、オキセタニル基、または、ビニルオキシ基がより好ましい。
特に、好ましい重合性基の例としては下記が挙げられる。
【００６７】
【化１】
2019189809.tif 000003
【００６８】
なかでも、液晶化合物としては、式（Ｉ）で表される化合物が好ましい。
式（Ｉ）  Ｌ１−ＳＰ１−Ａ１−Ｄ３−Ｇ１−Ｄ１−Ａｒ−Ｄ２−Ｇ２−Ｄ４−Ａ２−ＳＰ２−Ｌ２
上記式（Ｉ）中、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４は、それぞれ独立に、単結合、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｃ（＝Ｓ）Ｏ−、−ＣＲ１Ｒ２−、−ＣＲ１Ｒ２−ＣＲ３Ｒ４−、−Ｏ−ＣＲ１Ｒ２−、−ＣＲ１Ｒ２−Ｏ−ＣＲ３Ｒ４−、−ＣＯ−Ｏ−ＣＲ１Ｒ２−、−Ｏ−ＣＯ−ＣＲ１Ｒ２−、−ＣＲ１Ｒ２−Ｏ−ＣＯ−ＣＲ３Ｒ４−、−ＣＲ１Ｒ２−ＣＯ−Ｏ−ＣＲ３Ｒ４−、−ＮＲ１−ＣＲ２Ｒ３−、または、−ＣＯ−ＮＲ１−を表す。
【００６９】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、または、炭素数１〜４のアルキル基を表す。
また、上記式（Ｉ）中、Ｇ１およびＧ２は、それぞれ独立に、炭素数５〜８の２価の脂環式炭化水素基を表し、脂環式炭化水素基を構成する−ＣＨ２−の１個以上が−Ｏ−、−Ｓ−または−ＮＨ−で置換されていてもよい。
また、上記式（Ｉ）中、Ａ１およびＡ２は、それぞれ独立に、単結合、炭素数６以上の芳香環、または、炭素数６以上のシクロアルキレン環を表す。
また、上記式（Ｉ）中、ＳＰ１およびＳＰ２は、それぞれ独立に、単結合、炭素数１〜１４の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、または、炭素数１〜１４の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基を構成する−ＣＨ２−の１個以上が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（Ｑ）−、もしくは、−ＣＯ−に置換された２価の連結基を表し、Ｑは、重合性基を表す。
また、上記式（Ｉ）中、Ｌ１およびＬ２は、それぞれ独立に１価の有機基（例えば、アルキル基、または、重合性基）を表す。
なお、Ａｒが後述する式（Ａｒ−１）、式（Ａｒ−２）、式（Ａｒ−４）、または、式（Ａｒ−５）で表される基である場合、Ｌ１およびＬ２の少なくとも一方は重合性基を表す。また、Ａｒが、後述する式（Ａｒ−３）で表される基である場合は、Ｌ１およびＬ２ならびに下記式（Ａｒ−３）中のＬ３およびＬ４の少なくとも１つが重合性基を表す。
【００７０】
上記式（Ｉ）中、Ｇ１およびＧ２が示す炭素数５〜８の２価の脂環式炭化水素基としては、５員環または６員環が好ましい。また、脂環式炭化水素基は、飽和脂環式炭化水素基でも不飽和脂環式炭化水素基でもよいが、飽和脂環式炭化水素基が好ましい。Ｇ１およびＧ２で表される２価の脂環式炭化水素基としては、例えば、特開２０１２−２１０６８号公報の段落［００７８］の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
【００７１】
上記式（Ｉ）中、Ａ１およびＡ２が示す炭素数６以上の芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、および、フェナンスロリン環等の芳香族炭化水素環；フラン環、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、チアゾール環、および、ベンゾチアゾール環等の芳香族複素環；が挙げられる。なかでも、ベンゼン環（例えば、１，４−フェニル基等）が好ましい。
また、上記式（Ｉ）中、Ａ１およびＡ２が示す炭素数６以上のシクロアルキレン環としては、例えば、シクロヘキサン環、および、シクロヘキセン環等が挙げられ、なかでも、シクロヘキサン環（例えば、シクロヘキサン−１，４−ジイル基等）が好ましい。
【００７２】
上記式（Ｉ）中、ＳＰ１およびＳＰ２が示す炭素数１〜１４の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、または、ブチレン基が好ましい。
【００７３】
上記式（Ｉ）中、Ｌ１およびＬ２で表される重合性基は、特に制限されないが、ラジカル重合性基（ラジカル重合可能な基）またはカチオン重合性基（カチオン重合可能な基）が好ましい。
ラジカル重合性基の好適範囲は、上述の通りである。
【００７４】
一方、上記式（Ｉ）中、Ａｒは、下記式（Ａｒ−１）〜（Ａｒ−５）で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を表す。なお、下記式（Ａｒ−１）〜（Ａｒ−５）中、＊１はＤ１との結合位置を表し、＊２はＤ２との結合位置を表す。
【００７５】
【化２】
2019189809.tif 000004
【００７６】
ここで、上記式（Ａｒ−１）中、Ｑ１は、ＮまたはＣＨを表し、Ｑ２は、−Ｓ−、−Ｏ−、または、−Ｎ（Ｒ５）−を表し、Ｒ５は、水素原子または炭素数１〜６のアルキル基を表し、Ｙ１は、置換基を有してもよい、炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基、または、炭素数３〜１２の芳香族複素環基を表す。
Ｒ５が示す炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、および、ｎ−ヘキシル基が挙げられる。
Ｙ１が示す炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、２，６−ジエチルフェニル基、および、ナフチル基等のアリール基が挙げられる。
Ｙ１が示す炭素数３〜１２の芳香族複素環基としては、例えば、チエニル基、チアゾリル基、フリル基、ピリジル基、および、ベンゾフリル基等のヘテロアリール基が挙げられる。なお、芳香族複素環基には、ベンゼン環と芳香族複素環とが縮合した基も含まれる。
また、Ｙ１が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、アルキルスルホニル基、アルキルオキシカルボニル基、シアノ基、および、ハロゲン原子等が挙げられる。
アルキル基としては、例えば、炭素数１〜１８の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基が好ましく、炭素数１〜８のアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、および、シクロヘキシル基）がより好ましく、炭素数１〜４のアルキル基がさらに好ましく、メチル基またはエチル基が特に好ましい。
アルコキシ基としては、例えば、炭素数１〜１８のアルコキシ基が好ましく、炭素数１〜８のアルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−ブトキシ基、および、メトキシエトキシ基）がより好ましく、炭素数１〜４のアルコキシ基がさらに好ましく、メトキシ基またはエトキシ基が特に好ましい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、および、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子、または、塩素原子が好ましい。
【００７７】
また、上記式（Ａｒ−１）〜（Ａｒ−５）中、Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜２０の１価の脂肪族炭化水素基、炭素数３〜２０の１価の脂環式炭化水素基、炭素数６〜２０の１価の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、−ＮＲ６Ｒ７、または、−ＳＲ８を表し、Ｒ６〜Ｒ８は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数１〜６のアルキル基を表し、Ｚ１およびＺ２は、互いに結合して環を形成してもよい。環は、脂環式、複素環、および、芳香環のいずれであってもよく、芳香環であることが好ましい。なお、形成される環には、置換基が置換していてもよい。
炭素数１〜２０の１価の脂肪族炭化水素基としては、炭素数１〜１５のアルキル基が好ましく、炭素数１〜８のアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基（１，１−ジメチルプロピル基）、ｔｅｒｔ−ブチル基、または、１，１−ジメチル−３，３−ジメチル−ブチル基がさらに好ましく、メチル基、エチル基、または、ｔｅｒｔ−ブチル基が特に好ましい。
炭素数３〜２０の１価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、メチルシクロヘキシル基、および、エチルシクロヘキシル基等の単環式飽和炭化水素基；シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基、シクロデセニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキサジエニル基、シクロオクタジエニル基、および、シクロデカジエン基等の単環式不飽和炭化水素基；ビシクロ［２．２．１］ヘプチル基、ビシクロ［２．２．２］オクチル基、トリシクロ［５．２．１．０２，６］デシル基、トリシクロ［３．３．１．１３，７］デシル基、テトラシクロ［６．２．１．１３，６．０２，７］ドデシル基、および、アダマンチル基等の多環式飽和炭化水素基；が挙げられる。
炭素数６〜２０の１価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、２，６−ジエチルフェニル基、ナフチル基、および、ビフェニル基等が挙げられ、炭素数６〜１２のアリール基（特にフェニル基）が好ましい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、および、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子、塩素原子、または、臭素原子が好ましい。
一方、Ｒ６〜Ｒ８が示す炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、および、ｎ−ヘキシル基が挙げられる。
【００７８】
また、上記式（Ａｒ−２）および（Ａｒ−３）中、Ａ３およびＡ４は、それぞれ独立に、−Ｏ−、−Ｎ（Ｒ９）−、−Ｓ−、および、−ＣＯ−からなる群から選択される基を表し、Ｒ９は、水素原子または置換基を表す。
Ｒ９が示す置換基としては、上記式（Ａｒ−１）中のＹ１が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
【００７９】
また、上記式（Ａｒ−２）中、Ｘは、水素原子または置換基が結合していてもよい第１４族〜第１６族の非金属原子を表す。
また、Ｘが示す第１４族〜第１６族の非金属原子としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、置換基を有する窒素原子、および、置換基を有する炭素原子が挙げられ、置換基としては、上記式（Ａｒ−１）中のＹ１が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
【００８０】
また、上記式（Ａｒ−３）中、Ｄ５およびＤ６は、それぞれ独立に、単結合、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｃ（＝Ｓ）Ｏ−、−ＣＲ１Ｒ２−、−ＣＲ１Ｒ２−ＣＲ３Ｒ４−、−Ｏ−ＣＲ１Ｒ２−、−ＣＲ１Ｒ２−Ｏ−ＣＲ３Ｒ４−、−ＣＯ−Ｏ−ＣＲ１Ｒ２−、−Ｏ−ＣＯ−ＣＲ１Ｒ２−、−ＣＲ１Ｒ２−Ｏ−ＣＯ−ＣＲ３Ｒ４−、−ＣＲ１Ｒ２−ＣＯ−Ｏ−ＣＲ３Ｒ４−、−ＮＲ１−ＣＲ２Ｒ３−、または、−ＣＯ−ＮＲ１−を表す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、または、炭素数１〜４のアルキル基を表す。
【００８１】
また、上記式（Ａｒ−３）中、ＳＰ３およびＳＰ４は、それぞれ独立に、単結合、炭素数１〜１２の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、または、炭素数１〜１２の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基を構成する−ＣＨ２−の１個以上が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（Ｑ）−、もしくは、−ＣＯ−に置換された２価の連結基を表し、Ｑは、重合性基を表す。
【００８２】
また、上記式（Ａｒ−３）中、Ｌ３およびＬ４は、それぞれ独立に、１価の有機基（例えば、アルキル基、または、重合性基）を表し、上述したように、Ｌ３およびＬ４ならびに上記式（Ｉ）中のＬ１およびＬ２の少なくとも１つが重合性基を表す。
【００８３】
また、上記式（Ａｒ−４）〜（Ａｒ−５）中、Ａｘは、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも１つの芳香環を有する、炭素数２〜３０の有機基を表す。
また、上記式（Ａｒ−４）〜（Ａｒ−５）中、Ａｙは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基、または、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選択される少なくとも１つの芳香環を有する、炭素数２〜３０の有機基を表す。
ここで、ＡｘおよびＡｙにおける芳香環は、置換基を有していてもよく、ＡｘとＡｙとが結合して環を形成していてもよい。
また、Ｑ３は、水素原子、または、置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。
ＡｘおよびＡｙとしては、国際公開第２０１４／０１０３２５号パンフレットの段落［００３９］〜［００９５］に記載されたものが挙げられる。
また、Ｑ３が示す炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、および、ｎ−ヘキシル基が挙げられ、置換基としては、上記式（Ａｒ−１）中のＹ１が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
【００８４】
なかでも、本発明の効果がより優れる点で、Ａ１およびＡ２の少なくとも一方が、炭素数６以上のシクロアルキレン環であることが好ましく、Ａ１およびＡ２の一方が、炭素数６以上のシクロアルキレン環であることがより好ましい。
【００８５】
組成物中における液晶化合物の含有量は特に制限されないが、組成物中の全固形分に対して、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、９０質量％以下の場合が多い。
なお、組成物中の全固形分には、溶媒は含まれない。
【００８６】
―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号公報に記載の化合物が好ましい。
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学軸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（図１３参照）。
【００８７】
―赤外線吸収色素―
赤外線吸収色素としては、赤外線（特に、波長７００〜２０００ｍの光）を吸収する色素である。本発明で用いられる赤外線吸収色素においては、赤外線吸収色素の短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収は、赤外線吸収色素の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きい。つまり、赤外線吸収色素は、二色性色素である。なお、二色性色素とは、分子の長軸方向における吸光度と、短軸方向における吸光度とが異なる性質を有する色素をいう。
なお、上記「赤外線吸収色素の短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収は、赤外線吸収色素の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きい」とは、赤外線吸収色素の短軸方向に平行な偏光を赤外線吸収色素に照射した際に得られる吸収スペクトルの波長７００〜２０００ｎｍにおける最大吸光度が、赤外線吸収色素の長軸方向に平行な偏光を赤外線吸収色素に照射した際に得られる吸収スペクトルの波長７００〜２０００ｎｍにおける最大吸光度よりも大きいことを意図する。
なお、赤外線吸収色素の上記特性を測定する方法としては、例えば、液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を用いて、液晶化合物を一軸配向させて得られる試料を用いる方法が挙げられる。上記試料においては、液晶化合物の配向方向に沿って赤外線吸収色素の長軸が平行となるように、赤外線吸収色素が配列していることから、この試料の液晶化合物の一軸配向方向に平行な方向の偏光を照射することにより、赤外線吸収色素の長軸方向の吸収特性を観測でき、液晶化合物の一軸配向方向に直交する方向の偏光を照射することにより、赤外線吸収色素の短軸方向の吸収特性を観測できる。
なお、上記測定は、赤外線用偏光子を備えた分光光度計（ＭＰＣ−３１００（ＳＨＩＭＡＤＺＵ製））を用いて実施できる。
【００８８】
赤外線吸収色素の種類は特に制限されないが、長軸と短軸とを有する棒状の赤外線吸収色素であることが好ましい。
赤外線吸収色素としては、例えば、ジケトピロロピロール系色素、ジインモニウム系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、アゾ系色素、ポリメチン系色素、アントラキノン系色素、ピリリウム系色素、スクアリリウム系色素、トリフェニルメタン系色素、シアニン系色素、および、アミニウム系色素が挙げられる。
赤外線吸収色素は１種単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００８９】
赤外線吸収色素の極大吸収波長は、本発明の効果がより優れる点で、６５０〜１５００ｎｍに位置することが好ましく、７００〜１３００ｎｍに位置することがより好ましい。
【００９０】
本発明の効果がより優れる点で、赤外線吸収色素の波長７００〜２０００ｎｍの吸光度の積算値は、赤外線吸収色素の波長４００〜７００ｎｍの吸光度の積算値よりも大きいことが好ましい。
上記吸光度の積算値とは、Ｘ〜Ｙｎｍにおけるそれぞれの波長における吸光度を合計した値である。
上記測定は、分光光度計（ＭＰＣ−３１００（ＳＨＩＭＡＤＺＵ製））を用いて実施できる。
【００９１】
本発明の効果がより優れる点で、赤外線吸収色素はメソゲン基を有することが好ましい。赤外線吸収色素がメソゲン基を有することにより、上述した液晶化合物と共に配向しやすく、所定の吸収特性の制御がしやすい。
メソゲン基とは、剛直かつ配向性を有する官能基である。メソゲン基の構造としては、例えば、芳香環基（芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基）および脂環基からなる群から選択される基が、複数個、直接または連結基（例えば、−Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｃ（Ｒ０）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＮＲ０−、または、これらの組み合わせ（例えば、−ＣＯＯ−、−ＣＯＮＲ０−、−ＣＯＯＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＯＮＲＣＨ２ＣＨ２−、−ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ−、および、−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｃ−）を表す。なお、Ｒ０は、水素原子または炭素数１〜６のアルキル基を表す。）を介して連なった構造が挙げられる。
【００９２】
赤外線吸収色素の好適態様としては、式（１）で表される化合物が挙げられる。式（１）で表される化合物であれば、短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収が、赤外線吸収色素の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きい。
式（１）で表される化合物は、可視光線領域の吸収が少なく、得られる光学異方性層の着色がより抑制される。また、この化合物はメソゲン基を有する基を含むことから、液晶化合物と共に配向しやすい。
その際、化合物の中心にある窒素原子を含む縮合環部分から横方向に延びる形でメソゲン基を有する基が配置されているため、形成される光学異方性層の領域Ｒの遅相軸に対して、上記縮合環部分が直交する方向に配列しやすい。つまり、光学異方性層の領域Ｒの遅相軸に直交する方向に、縮合環部分に由来する赤外線領域（特に、波長７００〜２０００ｎｍ）における吸収が得られやすく、所望の特性を示す光学異方性層が得られやすい。
【００９３】
【化３】
2019189809.tif 000005
【００９４】
Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、少なくとも一方は電子求引性基であり、Ｒ１１およびＲ１２は結合して環を形成してもよい。なお、後述するように、Ｒ１１はメソゲン基を有する基であってもよい。
置換基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、芳香族ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、芳香族ヘテロ環チオ基、スルホニル基、スルフィニル基、ウレイド基、リン酸アミド基、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基（例えば、ヘテロアリール基）、シリル基、および、これらを組み合わせた基等が挙げられる。なお、上記置換基は、さらに置換基で置換されていてもよい。
また、置換基として、メソゲン基を有する基も挙げられる。メソゲン基を有する基については、後段で詳述する。
【００９５】
電子求引性基としては、ハメット（Ｈａｍｍｅｔｔ）の置換基定数σｐ値（シグマパラ値）が正の置換基を表し、例えば、シアノ基、アシル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、スルフィニル基、および、ヘテロ環基が挙げられる。
これら電子求引性基はさらに置換されていてもよい。
ハメットの置換基定数σ値について説明する。ハメット則は、ベンゼン誘導体の反応または平衡に及ぼす置換基の影響を定量的に論ずるために１９３５年Ｌ．Ｐ．Ｈａｍｍｅｔｔにより提唱された経験則であるが、これは今日広く妥当性が認められている。ハメット則に求められた置換基定数にはσｐ値とσｍ値があり、これらの値は多くの一般的な成書に見出すことができる。例えば、Ｊ．Ａ．Ｄｅａｎ編、「Ｌａｎｇｅ’ｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」第１２版，１９７９年（Ｍｃ  Ｇｒａｗ−Ｈｉｌｌ）や「化学の領域」増刊，１２２号，９６〜１０３頁，１９７９年（南光堂）、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．，１９９１年，９１巻，１６５〜１９５ページ等に詳しい。本発明において電子求引性基としては、ハメットの置換基定数σｐ値が０．２０以上の置換基が好ましい。σｐ値としては、０．２５以上が好ましく、０．３０以上がより好ましく、０．３５以上がさらに好ましい。上限は特に制限はないが、０．８０以下が好ましい。
具体例としては、シアノ基（０．６６）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ：０．４５）、アルコキシカルボニル基（−ＣＯＯＭｅ：０．４５）、アリールオキシカルボニル基（−ＣＯＯＰｈ：０．４４）、カルバモイル基（−ＣＯＮＨ２：０．３６）、アルキルカルボニル基（−ＣＯＭｅ：０．５０）、アリールカルボニル基（−ＣＯＰｈ：０．４３）、アルキルスルホニル基（−ＳＯ２Ｍｅ：０．７２）、および、アリールスルホニル基（−ＳＯ２Ｐｈ：０．６８）が挙げられる。
本明細書において、Ｍｅはメチル基を、Ｐｈはフェニル基を表す。なお、括弧内の値は代表的な置換基のσｐ値をＣｈｅｍ．Ｒｅｖ．，１９９１年，９１巻，１６５〜１９５ページから抜粋したものである。なお、本発明において各置換基をハメットの置換基定数σｐ値により限定したり、説明したりするが、これは上記の成書で見出せる、文献既知の値がある置換基にのみ限定されるという意味ではなく、その値が文献未知であってもハメット則に基づいて測定した場合にその範囲内に包まれるであろう置換基をも含むことはいうまでもない。
【００９６】
Ｒ１１およびＲ１２が結合して環を形成する場合は、５〜７員環（好ましくは５〜６員環）の環を形成し、形成される環としては通常メロシアニン色素で酸性核として用いられるものが好ましい。
Ｒ１１およびＲ１２が結合して形成される環としては、１，３−ジカルボニル核、ピラゾリノン核、２，４，６−トリケトヘキサヒドロピリミジン核（チオケトン体も含む）、２−チオ−２，４−チアゾリジンジオン核、２−チオ−２，４−オキサゾリジンジオン核、２−チオ−２，５−チアゾリジンジオン核、２，４−チアゾリジンジオン核、２，４−イミダゾリジンジオン核、２−チオ−２，４−イミダゾリジンジオン核、２−イミダゾリン−５−オン核、３，５−ピラゾリジンジオン核、ベンゾチオフェン−３−オン核、またはインダノン核が好ましい。
【００９７】
Ｒ１１は、ヘテロ環基であることが好ましく、芳香族ヘテロ環基であることがより好ましい。ヘテロ環基は、単環であっても、多環であってもよい。ヘテロ環基としては、ピラゾール環基、チアゾール環基、オキサゾール環基、イミダゾール環基、オキサジアゾール環基、チアジアゾール環基、トリアゾール環基、ピリジン環基、ピリダジン環基、ピリミジン環基、ピラジン環基、これらのベンゾ縮環基（例えば、ベンゾチアゾール環基、ベンゾピラジン環基）もしくはナフト縮環基、または、これら縮環の複合体が好ましい。
上記ヘテロ環基には、置換基が置換していてもよい。置換基としては、上述したＲ１１およびＲ１２で表される置換基で例示した置換基の例が挙げられる。
【００９８】
Ｒ１３は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、置換ホウ素（−Ｂ（Ｒａ）２、Ｒａは置換基を表す）または金属原子を表し、Ｒ１１と共有結合または配位結合していてもよい。
Ｒ１３で表される置換ホウ素の置換基は、Ｒ１１およびＲ１２について上述した置換基と同義であり、アルキル基、アリール基、または、ヘテロアリール基が好ましい。置換ホウ素の置換基（例えば、上述した、アルキル基、アリール基、または、ヘテロアリール基）は、さらに置換基で置換されていてもよい。置換基としては、Ｒ１１およびＲ１２で表される置換基で例示した基が挙げられる。
また、Ｒ１３で表される金属原子は、遷移金属原子、マグネシウム原子、アルミニウム原子、カルシウム原子、バリウム原子、亜鉛原子、または、スズ原子が好ましく、アルミニウム原子、亜鉛原子、スズ原子、バナジウム原子、鉄原子、コバルト原子、ニッケル原子、銅原子、パラジウム原子、イリジウム原子、または、白金原子がより好ましい。
【００９９】
Ｒ１４は、それぞれ独立に、メソゲン基を有する基を表す。メソゲン基の定義は、上述した通りである。
Ｒ１４は、式（２）で表される基であることが好ましい。＊は、結合位置を表す。
式（２）    ＊−Ｍ１−（Ｘ１−Ｍ２）ｎ−Ｘ２−Ｐ
Ｍ１は、置換もしくは無置換のアリーレン基、または、置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基を表す。アリーレン基としては、フェニレン基が挙げられる。ヘテロアリーレン基としては、ピラゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、これらのベンゾ縮環（例えば、ベンゾチアゾール環、ベンゾピラジン環）もしくはナフト縮環、または、これら縮環の複合体から任意の２つの水素原子を除いた２価の基が挙げられる。上記アリーレン基および上記ヘテロアリーレン基が置換基を有する場合、置換基としては、Ｒ１１およびＲ１２で表される置換基で例示した基が挙げられる。
Ｘ１は、単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｃ（Ｒ０）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＮＲ０−、または、これらの組み合わせ（例えば、−ＣＯＯ−、−ＣＯＮＲ０−、−ＣＯＯＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＯＮＲＣＨ２ＣＨ２−、−ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ−、および、−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｃ−）を表す。Ｒ０は、水素原子または炭素数１〜５のアルキル基を表す。
Ｍ２は、置換もしくは無置換のアリーレン基、置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基、または、置換もしくは無置換のシクロアルキレン基を表す。アリーレン基としては、フェニレン基が挙げられる。ヘテロアリーレン基としては、ピラゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、これらのベンゾ縮環（例えば、ベンゾチアゾール環、ベンゾピラジン環）もしくはナフト縮環、または、これら縮環の複合体から任意の２つの水素原子を除いた２価の基が挙げられる。シクロアルキレン基に含まれる炭素数は、５〜７が好ましい。上記アリーレン基、上記ヘテロアリーレン基、および、上記シクロアルキレン基が置換基を有する場合、置換基としては、Ｒ１１およびＲ１２で表される置換基で例示した基が挙げられる。
Ｘ２は、単結合または２価の連結基を表す。２価の連結基としては、例えば、２価の炭化水素基（例えば、炭素数１〜１０のアルキレン基、炭素数１〜１０のアルケニレン基、および、炭素数１〜１０のアルキニレン基等の２価の脂肪族炭化水素基、アリーレン基等の２価の芳香族炭化水素基）、２価の複素環基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（Ｑ）−、−ＣＯ−、または、これらを組み合わせた基（例えば、−Ｏ−２価の炭化水素基−、−（Ｏ−２価の炭化水素基）ｍ−Ｏ−（ｍは、１以上の整数を表す）、および、−２価の炭化水素基−Ｏ−ＣＯ−等）が挙げられる。Ｑは、水素原子またはアルキル基を表す。
ｎは１〜１０を表す。なかでも、１〜５が好ましく、２〜４がより好ましい。
Ｐは、水素原子、または、重合性基を表す。重合性基の定義は、後述する液晶化合物が有していてもよい重合性基の定義と同義である。
【０１００】
赤外線吸収色素は、式（３）で表される化合物であることがより好ましい。
【０１０１】
【化４】
2019189809.tif 000006
【０１０２】
Ｒ１４の定義は、上述した通りである。
Ｒ２２は、それぞれ独立に、シアノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、または、含窒素ヘテロアリール基を表す。
Ｒ１５およびＲ１６は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、または、ヘテロアリール基を表し、Ｒ１５およびＲ１６は結合して環を形成してよい。形成される環としては、炭素数５〜１０の脂環、炭素数６〜１０の芳香族炭化水素環、または、炭素数３〜１０の芳香族複素環が挙げられる。Ｒ１５およびＲ１６が結合して形成される環には、さらに置換基が置換していてもよい。置換基としては、Ｒ１１およびＲ１２で表される置換基の説明で例示した基が挙げられる。
Ｒ１７およびＲ１８は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、または、ヘテロアリール基を表す。Ｒ１７およびＲ１８で表される基には、さらに置換基が置換してもよい。置換基としては、Ｒ１１およびＲ１２で表される置換基の説明で例示した基が挙げられる。
Ｘは、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、−ＮＲ−、−ＣＲＲ’−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または、−Ｎ＝ＣＨ−を表し、ＲおよびＲ’は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、または、アリール基を表す。
【０１０３】
組成物中における赤外線吸収色素の含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、液晶化合物全質量に対して、５〜７０質量％が好ましく、１０〜５０質量％がより好ましい。
【０１０４】
―赤外線吸収色素ＩＲ−Ａの合成―
一例として、以下に赤外線吸収色素ＩＲ−Ａの合成スキームを示す。
【０１０５】
【化５】
2019189809.tif 000007
【０１０６】
赤外線吸収色素ＩＲ−Ａは、特開２０１１−６８７３１号公報を参考にして、上記スキームに従って合成した。
【０１０７】
―他の成分―
上記組成物は、上述した液晶化合物および赤外線吸収色素以外の成分を含んでいてもよい。
組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。使用される重合開始剤は、重合反応の形式に応じて選択され、例えば、熱重合開始剤、および、光重合開始剤が挙げられる。重合開始剤としては、例えば、光重合開始剤としては、α−カルボニル化合物、アシロインエーテル、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物、多核キノン化合物、および、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が挙げられる。
組成物中における重合開始剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、０．０１〜２０質量％が好ましく、０．５〜１０質量％がより好ましい。
【０１０８】
また、組成物は、重合性モノマーを含んでいてもよい。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性またはカチオン重合性の化合物が挙げられる。なかでも、多官能性ラジカル重合性モノマーが好ましい。また、重合性モノマーとしては、上記の重合性基を有する液晶化合物と共重合性のモノマーが好ましい。例えば、特開２００２−２９６４２３号公報中の段落［００１８］〜［００２０］に記載の重合性モノマーが挙げられる。
組成物中における重合性モノマーの含有量は、液晶化合物の全質量に対して、１〜５０質量％が好ましく、２〜３０質量％がより好ましい。
【０１０９】
また、組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。
界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、フッ素系化合物が好ましい。例えば、特開２００１−３３０７２５号公報中の段落［００２８］〜［００５６］に記載の化合物、および、特願２００３−２９５２１２号明細書中の段落［００６９］〜［０１２６］に記載の化合物が挙げられる。
【０１１０】
また、組成物は、溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、アミド（例：Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例：ジメチルスルホキシド）、ヘテロ環化合物（例：ピリジン）、炭化水素（例：ベンゼン、ヘキサン）、アルキルハライド（例：クロロホルム、ジクロロメタン）、エステル（例：酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル）、ケトン（例：アセトン、メチルエチルケトン）、および、エーテル（例：テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン）が挙げられる。なお、２種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
【０１１１】
また、組成物は、垂直配向剤、および、水平配向剤等の各種配向制御剤を含んでいてもよい。これらの配向制御剤は、界面側において液晶化合物を水平または垂直に配向制御可能な化合物である。
さらに、組成物は、上記成分以外に、密着改良剤、可塑剤、および、ポリマーを含んでいてもよい。
【０１１２】
＜光学素子の作用＞
前述のように、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された、光学軸３０Ａの方向が矢印Ｘ方向に沿って回転する液晶配向パターンを有する光学異方性層は、円偏光を屈折させるが、屈折した光の透過光強度は波長がλｎｍである入射光に対する光学異方性層の面内レタデーションＲｅ（λ）＝Δｎλ×ｄに依存する。具体的にはΔｎλ×ｄ＝λ／２のとき、波長がλｎｍである円偏光の入射光を、最も効率的に屈折して透過させる、つまり、透過光を最も明るくすることができる。一般的な液晶化合物の複屈折波長分散特性は理想的な曲線から外れる傾向を示すため、光学異方性層の面内レタデーションを特定の波長でλ／２に設定したとしても、他の波長ではλ／２から外れる。そのため、屈折した光の透過光強度は、光の波長によって異なる。従って、例えば、入射光が赤色光、緑色光および青色光である場合に、光学異方性層の面内レタデーションを緑色光がλ／２となるように膜厚を合わせたときに、屈折した光の透過光強度は、緑色光が最も強く、赤色光と青色光は弱くなる、つまり、緑色光の透過光は明るく、赤色光と青色光の透過光は暗くなる。
そのため、例えば、ＡＲグラスの導光板において、導光板への光の入射および出射のための回折素子として、光学軸３０Ａの向きが回転する上述の液晶配向パターンを有する光学異方性層による光学素子を用いた場合には、フルカラー画像では、赤色光と緑色光と青色光とで透過光の明るさが異なってしまう。
【０１１３】
これに対し、本発明の光学素子は、液晶化合物および赤外線吸収色素を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を備え、光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、赤外線吸収色素の短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収が、赤外線吸収色素の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きい。
このような本発明の光学素子によれば、透過光の光強度の波長依存性を低減して、透過・出射できる。そのため、本発明の光学素子（一例として後述する光学素子３２）を、例えば、ＡＲグラスにおいて、導光板に光を入射させる回折素子および／または導光板から光を出射させる回折素子として用いることにより、赤色画像、緑色画像および青色画像を伝播して、透過光の明るさの波長依存性の少ない、適正な画像を使用者に表示できる。
【０１１４】
以下、光学素子１０の作用を詳細に説明する。
【０１１５】
前述のように、光学素子１０は、第１光学異方性層２６Ａを有する第１光学異方性部材１２を設けたものである。
光学素子１０は、一例として、青色光の円偏光および緑色光の円偏光および赤色光の円偏光を対象として、入射光を所定の方向に屈折して透過させる。
【０１１６】
光学素子１０において、前述のように、所定の特性を有する赤外線吸収色素を用いることで、長波長領域において、異常光線屈折率ｎｅと常光線屈折率ｎｏとの差である複屈折Δｎλがより大きくなり、複屈折の光学特性を理想曲線に近づけることができる。
ここで、第１光学異方性層２６Ａの領域Ｒの面内レタデーションΔｎλ×ｄを緑色光（５５０ｎｍ）がλ／２となるように膜厚を合わせたとき、前述のように、屈折した緑色光の透過光は明るくなる。また、第１光学異方性層２６Ａに赤外線吸収色素を用いることにより、第１光学異方性層２６Ａの領域Ｒの赤色光（６５０ｎｍ）の面内レタデーションΔｎ650×ｄも、赤外線吸収色素を用いない場合に対し、λ／２に近づくことから、屈折した赤色光の透過光を明るくすることができる。
【０１１７】
また、光学素子１０において、所定の特性を有する赤外線吸収色素を用いることで、異常光線屈折率ｎｅと常光線屈折率ｎｏとの差である複屈折Δｎλが大きくなる。
第１光学異方性層２６Ａに赤外線吸収色素を用いることにより、複屈折Δｎλが大きくなることで、屈折した光の透過光は明るくなる。赤外線吸収色素を用いることにより、特に、長波長領域である、赤色光（６５０ｎｍ）のΔｎ650が、赤外線吸収色素を用いない場合に対し、より大きくなることから、屈折した赤色光の透過光を明るくすることができる。
【０１１８】
さらに、光学素子１０において、第１光学異方性層２６Ａの液晶化合物として、逆波長分散性を示す液晶化合物を用いることにより、短波長領域において、複屈折Δｎが小さくなり、複屈折の光学特性を理想曲線に近づけることができる。
ここで、第１光学異方性層２６Ａの領域Ｒの面内レタデーションΔｎλ×ｄを緑色光（５５０ｎｍ）がλ／２となるように膜厚を合わせたとき、前述のように、屈折した緑色光の透過光は明るくなる。また、第１光学異方性層２６Ａの領域Ｒに逆波長分散性を示す液晶化合物を用いることにより、短波長領域において、順波長分散性を示す液晶化合物に対し、複屈折Δｎが小さくなり、第１光学異方性層２６Ａの領域Ｒの青色光（４５０ｎｍ）の面内レタデーションΔｎ650×ｄも、順波長分散性を示す液晶化合物を用いた場合に対し、λ／２に近づくことから、屈折した青色光の透過光を明るくすることができる。
【０１１９】
このように、本発明の光学素子１０では、複屈折の光学特性を理想曲線に近づけることにより、透過光の光強度の波長依存性を低減して、透過・出射できる。
【０１２０】
また、本発明の光学素子では、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された、光学軸３０Ａの方向が矢印Ｘ方向に沿って回転する液晶配向パターンを有する光学異方性層は、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を用いてもよい。すなわち、第１光学異方性層２６Ａは、コレステリック構造を有する液晶化合物３０（液晶材料）からなる層であってもよい。
【０１２１】
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できる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
本発明の光学素子では、光学素子１０において、所定の特性を有する赤外線吸収色素を用いることで、長波長領域において、異常光線屈折率ｎｅと常光線屈折率ｎｏとの差である複屈折Δｎがより大きくすることができる。
一例として、第１光学異方性層２６Ａであるコレステリック液晶層の選択反射中心波長を赤色光（６５０ｎｍ）に合わせたとき、複屈折Δｎ650を大きくすることができることから、赤外線吸収色素を用いない場合に対し、選択反射帯域の半値幅を広帯域にすることができる。
【０１２５】
このように、本発明の光学素子１０では、光学異方性層としてコレステリック液晶層を用いることにより、鏡面反射に対して所定方向に角度を有して光を反射できる光学素子において、選択反射帯域の半値幅を広帯域にすることができる。すなわち、反射光の光強度の波長依存性を低減して、反射できる。
【０１２６】
なお、本発明の光学素子において、光学異方性層の液晶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。
【０１２７】
ここで、本発明の光学素子は、導光板とともに用いて、導光素子を形成できる。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３２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。
【０１２８】
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、５０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましく、３μｍ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。
【０１２９】
図１〜図５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の光学軸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の光学軸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。
【０１３０】
一例として、図１０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の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向を、内側から外側に向かう同心円状に有する、同心円状のパターンである、光学異方性層３４が例示される。言い換えれば、図１０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の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向が、光学異方性層３４の中心から放射状に設けられた液晶配向パターンである。
【０１３１】
なお、図１０においても、図４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２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。
また、光学異方性層３４には、図示しない赤外線吸収色素も含まれている。
【０１３２】
図１０に示す光学異方性層３４において、液晶化合物３０の光学軸（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の光学軸の向きは、光学異方性層３４の中心から外側に向かう多数の方向、例えば、矢印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の光学軸の向きが異なる個々の局所的な領域において、それぞれ、絶対位相が変化する。この際に、それぞれの絶対位相の変化量は、円偏光が入射した液晶化合物３０の光学軸の向きに応じて異なる。
【０１３３】
このような、同心円状の液晶配向パターン、すなわち、放射状に光学軸が連続的に回転して変化する液晶配向パターンを有する光学異方性層３４は、液晶化合物３０の光学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。
【０１３４】
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学軸が１８０°回転する１周期Λを、光学異方性層３４の中心から、光学軸が連続的に回転する１方向の外方向に向かって、漸次、短くするのが好ましい。
前述のように、入射方向に対する光の屈折の角度は、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、光学軸が連続的に回転する１方向の外方向に向かって、漸次、短くすることにより、光学異方性層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。
【０１３５】
なお、本発明においては、例えば凹レンズとする場合等、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学軸が１８０°回転する１周期Λを、光学異方性層３４の中心から、光学軸が連続的に回転する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、光学軸が連続的に回転する１方向の外方向に向かって、漸次、短くすることにより、光学異方性層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。
【０１３６】
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等、入射する円偏光の旋回方向を逆にするのも好ましい。
【０１３７】
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における光学軸の角度、λは波長、ｆは目的とする焦点距離を表す。
【０１３８】
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、光学軸が連続的に回転する１方向の外方向に向かって、漸次、長くしてもよい。
さらに、例えば透過光に光量分布を設けたい場合等、光学素子の用途によって、光学軸が連続的に回転する１方向に向かって、１周期Λを、漸次、変更するのではなく、光学軸が連続的に回転する１方向において、部分的に１周期Λが異なる領域を有する構成も利用可能である。
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。この点に関しては、後述する、図１に示すような、一方向のみに光学軸が連続的に回転する構成でも、同様である。
【０１３９】
図１１に、配向膜（例えば、配向膜２４Ａ）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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
この露光装置８０において、液晶化合物３０の光学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、光学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、光学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。
【０１４２】
このように、光学軸が連続的に回転する１方向において、光学軸が１８０°回転する１周期Λを変更する構成は、図１〜５に示す、矢印Ｘ方向の一方向のみに液晶化合物３０の光学軸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、光学軸が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等、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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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３２を２枚用意して、離間して導光板４２に設けることで、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できる。
【０１４５】
以上の例は、本発明の光学素子を、可視光を透過または反射する光学素子に利用したものであるが、本発明は、これに限定はされず、各種の構成が利用可能である。
例えば、本発明の光学素子は、赤外線または紫外線を透過または反射する構成でもよく、可視光以外の光のみを透過または反射する構成でもよい。
【０１４６】
以上、本発明の光学素子および導光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】
【０１４７】
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できる。従って、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。【０１４８】
［比較例１］
＜第１光学異方性部材の作製＞
（支持体、および、支持体の鹸化処理）
支持体として、市販されているトリアセチルセルロースフィルム（富士フイルム社製、Ｚ−ＴＡＣ）を用意した。
支持体を、温度６０℃の誘電式加熱ロールを通過させて、支持体の表面温度を４０℃に昇温した。
その後、支持体の片面に、バーコーターを用いて下記に示すアルカリ溶液を塗布量１４ｍＬ（リットル）／ｍ2で塗布し、支持体を１１０℃に加熱し、さらに、スチーム式遠赤外ヒーター（ノリタケカンパニーリミテド社製）の下を、１０秒間搬送した。
続いて、同じくバーコーターを用いて、支持体のアルカリ溶液塗布面に、純水を３ｍＬ／ｍ2塗布した。次いで、得られた支持体に対して、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。【０１４９】
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
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０１５０】
（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。【０１５１】
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
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０１５２】
【化６】
2019189809.tif 000008
【０１５３】
（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。【０１５４】
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
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０１５５】
−光配向用素材Ａ−【０１５６】
【化７】
2019189809.tif 000009
【０１５７】
（配向膜の露光）
図９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学軸が１８０°回転する長さ）は、２つの光の交差角（交差角α）を変化させることによって制御した。【０１５８】
（第１光学異方性層の形成）
光学異方性層を形成する組成物として、下記の組成物Ａ−１を調製した。
組成物Ａ−１
――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−１                                １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ  ＤＥＴＸ−Ｓ）
１．００質量部
レベリング剤Ｔ−１                                  ０．０８質量部
クロロホルム                                    ５２０．００質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――【０１５９】
液晶化合物Ｌ−１【０１６０】
【化８】
2019189809.tif 000010
【０１６１】
レベリング剤Ｔ−１【０１６２】
【化９】
2019189809.tif 000011
【０１６３】
第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。【０１６４】
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１２０℃に加熱し、その後、６０℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を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。【０１６５】
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、第１光学異方性層を形成して、第１光学異方性部材を作製した。【０１６６】
なお、組成物Ａ−１の硬化層の各領域Ｒの複素屈折率Δｎ550は、０．１６であった。複素屈折率Δｎ550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）のレタデーション値および膜厚を測定して求めた。レタデーション値を膜厚で除算することによりΔｎ550を算出できる。レタデーション値はＡｘｏｍｅｔｒｉｘ  社のＡｘｏｓｃａｎで５５０ｎｍの波長で測定し、膜厚は走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、SEM）を用いて測定した。以降、レタデーション値は適宜目的の波長で測定を行った。【０１６７】
第１光学異方性層においては、最終的にΔｎ550×厚さ（Ｒｅ（５５０））が２７５ｎｍになり、かつ、図３に示すような周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。なお、この第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学軸が１８０°回転する１周期は、１．０μｍであった。また、Δｎ450×厚さ（Ｒｅ（４５０））が３００ｎｍ、Δｎ650×厚さ（Ｒｅ（６５０））が２６４ｎｍであった。よって、（Δｎ450×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）は１．０９、（Δｎ650×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）は０．９６であった。以下、特に記載が無い場合には、『Δｎ550×ｄ』等の測定は、同様に行った。【０１６８】
［実施例１］
（第１光学異方性層の形成）
光学異方性層を形成する組成物として、下記の組成物Ａ−２を調製した。
組成物Ａ−２
――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−１                                １００．００質量部
赤外線吸収色素ＩＲ−１                              ５．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ  ＤＥＴＸ−Ｓ）
１．００質量部
レベリング剤Ｔ−１                                  ０．０８質量部
クロロホルム                                    ５４５．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０１６９】
赤外線吸収色素ＩＲ−１【０１７０】
【化１０】
2019189809.tif 000012
【０１７１】
赤外線吸収色素ＩＲ−１は、赤外線吸収色素ＩＲ−Ａのスキームを参考にして合成した。【０１７２】
組成物Ａ−２を用いた以外は比較例１と同様にして第１光学異方性層を形成した。【０１７３】
第１光学異方性層は、最終的にΔｎ550×厚さ（Ｒｅ（５５０））が２７５ｎｍになり、かつ、図３に示すような周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。なお、この第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学軸が１８０°回転する１周期は、１．０μｍであった。また、Δｎ450×厚さ（Ｒｅ（４５０））が２９４ｎｍ、Δｎ650×厚さ（Ｒｅ（６５０））が２７３ｎｍであった。よって、（Δｎ450×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）は１．０７、（Δｎ650×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）は０．９９であった。ここで、Δｎ550＝０．１７であった。【０１７４】
赤外線吸収色素ＩＲ−１の短軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収が、赤外線吸収色素ＩＲ−１の長軸方向の波長７００〜２０００ｎｍの吸収よりも大きかった。
また、赤外線吸収色素ＩＲ−１の波長７００〜２０００ｎｍの吸光度の積算値は、赤外線吸収色素ＩＲ−１の波長４００〜７００ｎｍの吸光度の積算値よりも大きかった。
また、組成物Ａ−２を別途用意した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）を吸収測定用の光学異層性層として、赤外線用偏光子を備えた分光光度計（ＭＰＣ−３１００（ＳＨＩＭＡＤＺＵ製））を用いて、赤外線領域での吸収を確認したところ、波長７００〜２０００ｎｍにおいて、光学異方性層の領域Ｒの進相軸と平行な方向での吸収が、遅相軸と平行な方向での吸収よりも大きいことが確認された。
また、赤外線吸収色素ＩＲ−１の極大吸収波長における光学異方性層の領域Ｒの配向秩序度Ｓ０は、−０．５６であった。【０１７５】
［比較例２］
（第１光学異方性層の形成）
光学異方性層を形成する組成物として、下記の組成物Ａ−３を調製した。
組成物Ａ−３
――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−２                                １００．００質量部
重合開始剤ＰＩ−１                                  ０．５０質量部
レベリング剤Ｔ−１                                  ０．５０質量部
クロロホルム                                    ５１０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０１７６】
−液晶化合物Ｌ−２−【０１７７】
【化１１】
2019189809.tif 000013
【０１７８】
−重合開始剤ＰＩ−１−【０１７９】
【化１２】
2019189809.tif 000014
【０１８０】
組成物Ａ−３を用い、塗膜のホットプレート上で加熱を１９０℃にし、その後、１２０℃に冷却して液晶化合物の配向を固定化した以外は比較例１と同様にして第１光学異方性層を形成した。【０１８１】
第１光学異方性層は、最終的にΔｎ550×厚さ（Ｒｅ（５５０））が２７５ｎｍになり、かつ、図３に示すような周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。なお、この第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学軸が１８０°回転する１周期は、１．０μｍであった。また、Δｎ450×厚さ（Ｒｅ（４５０））が２０５ｎｍ、Δｎ650×厚さ（Ｒｅ（６５０））が２８８ｎｍであった。よって、（Δｎ450×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）は０．７４、（Δｎ650×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）は１．０５であった。ここで、Δｎ550＝０．０４２であった。【０１８２】
［実施例２］
（第１光学異方性層の形成）
光学異方性層を形成する組成物として、下記の組成物Ａ−４を調製した。
組成物Ａ−４
――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−２                                １００．００質量部
赤外線吸収色素ＩＲ−１                              ５．００質量部
重合開始剤ＰＩ−１                                  ０．５０質量部
レベリング剤Ｔ−１                                  ０．５０質量部
クロロホルム                                    ５３５．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０１８３】
赤外線吸収色素ＩＲ−１【０１８４】
【化１３】
2019189809.tif 000015
【０１８５】
組成物Ａ−４を用いた以外は比較例２と同様にして第１光学異方性層を形成した。【０１８６】
第１光学異方性層は、最終的にΔｎ550×厚さ（Ｒｅ（５５０））が２７５ｎｍになり、かつ、図３に示すような周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。なお、この第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学軸が１８０°回転する１周期は、１．０μｍであった。また、Δｎ450×厚さ（Ｒｅ（４５０））が２１１ｎｍ、Δｎ650×厚さ（Ｒｅ（６５０））が３０７ｎｍであった。よって、（Δｎ450×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）は０．７７、（Δｎ650×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）は１．１２であった。ここで、Δｎ550＝０．０４５であった。【０１８７】
また、赤外線用偏光子を備えた分光光度計（ＭＰＣ−３１００（ＳＨＩＭＡＤＺＵ製））を用いて、赤外線領域での吸収を確認したところ、波長７００〜２０００ｎｍにおいて、光学異方性層の領域Ｒの進相軸と平行な方向での吸収が、遅相軸と平行な方向での吸収よりも大きいことが確認された。
また、赤外線吸収色素ＩＲ−１の極大吸収波長における光学異方性層の領域Ｒの配向秩序度Ｓ０は、−０．２３であった。【０１８８】
［比較例３］
（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組成物として、下記の組成物Ａ−５を調製した。
この組成物Ａ−５は、選択反射中心波長が６３０ｎｍ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、組成物である。
組成物Ａ−５
――――――――――――――――――――――――――――――――――
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                                    ４．６９質量部
レベリング剤Ｔ−１                                  ０．０８質量部
クロロホルム                                    ５６０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０１８９】
キラル剤Ｃｈ−１【０１９０】
【化１４】
2019189809.tif 000016
【０１９１】
組成物Ａ−５を用い、塗膜のホットプレート上で加熱を９５℃にした以外は比較例１の第１光学異方性層と同様にしてコレステリック液晶層を形成した。【０１９２】
反射層の断面を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相は８ピッチであった。
反射コレステリック液晶層は、図３に示すような周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。なお、この反射コレステリック液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物由来の光学軸が１８０°回転する１周期は、１．０μｍであった。また、Δｎ630が０．１５５であった。【０１９３】
［実施例３］
（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組成物として、下記の組成物Ａ−６を調製した。
この組成物Ａ−６は、選択反射中心波長が６３０ｎｍ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、組成物である。
組成物Ａ−６
――――――――――――――――――――――――――――――――――
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
赤外線吸収色素ＩＲ−１                              ５．００質量部
キラル剤Ｃｈ−１                                    ４．６９質量部
レベリング剤Ｔ−１                                  ０．０８質量部
クロロホルム                                    ５８０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０１９４】
赤外線吸収色素ＩＲ−１【０１９５】
【化１５】
2019189809.tif 000017
【０１９６】
組成物Ａ−６を用いた以外は比較例３と同様にしてコレステリック液晶層を形成した。【０１９７】
反射層の断面を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相は８ピッチであった。
反射コレステリック液晶層は、図３に示すような周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。なお、この反射コレステリック液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物由来の光学軸が１８０°回転する１周期は、１．０μｍであった。また、Δｎ630が０．１７であった。【０１９８】
[円偏光板の作製]
後述する『光強度の測定』を行うために、下記のようにして、円偏光板を作製した。
比較例１と同様にして下塗り層を形成した支持体を用意した。【０１９９】
（配向膜Ｐ−１０の形成）
下塗り層を形成した支持体上に、下記の配向膜Ｐ−１０形成用塗布液を＃２.４のワイヤーバーで連続的に塗布した。この配向膜Ｐ−１０形成用塗布液の塗膜が形成された支持体を８０℃のホットプレート上で５分間乾燥し、配向膜Ｐ−１０を形成した。【０２００】
＜配向膜Ｐ−１０形成用塗布液＞
――――――――――――――――――――――――――――――――――
光配向用素材  重合体Ａ２                            ４．３５質量部
低分子化合物Ｂ２                                    ０．８０質量部
架橋剤Ｃ１                                          ２．２０質量部
化合物Ｄ１                                          ０．４８質量部
化合物Ｄ２                                          １．１５質量部
酢酸ブチル                                      １００．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０２０１】
＜＜重合体Ａ２の合成＞＞
撹拌機、温度計、滴下漏斗および還流冷却管を備えた反応容器に、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン１００質量部、メチルイソブチルケトン５００質量部、および、トリエチルアミン１０質量部を仕込み、室温で混合した。次いで、脱イオン水１００質量部を滴下漏斗より３０分かけて滴下した後、還流下で混合しつつ、８０℃で６時間反応させた。反応終了後、有機相を取り出し、０．２質量％硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄した後、減圧下で溶媒および水を留去することにより、エポキシ含有ポリオルガノシロキサンを粘調な透明液体として得た。
このエポキシ含有ポリオルガノシロキサンについて、1Ｈ−ＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）分析を行ったところ、化学シフト（δ）＝３．２ｐｐｍ付近にオキシラニル基に基づくピークが理論強度どおりに得られ、反応中にエポキシ基の副反応が起こっていないことが確認された。このエポキシ含有ポリオルガノシロキサンの重量平均分子量Ｍｗは２，２００、エポキシ当量は１８６ｇ／モルであった。
次に、１００ｍＬの三口フラスコに、上記で得たエポキシ含有ポリオルガノシロキサン１０．１質量部、アクリル基含有カルボン酸（東亜合成社製、アロニックスＭ−５３００、アクリル酸ω−カルボキシポリカプロラクトン（重合度ｎ≒２））０．５質量部、酢酸ブチル２０質量部、特開２０１５−２６０５０号公報の合成例１の方法で得られた桂皮酸誘導体１．５質量部、および、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３質量部を仕込み、９０℃で１２時間撹拌した。反応終了後、反応溶液と等量（質量）の酢酸ブチルで希釈し、３回水洗した。
この溶液を濃縮し、酢酸ブチルで希釈する操作を２回繰り返し、最終的に、光配向性基を有するポリオルガノシロキサン（下記重合体Ａ２）を含む溶液を得た。この重合体Ａ２の重量平均分子量Ｍｗは９，０００であった。また、1Ｈ−ＮＭＲ分析の結果、重合体Ａ２中のシンナメート基を有する成分は２３．７質量％であった。【０２０２】
−重合体Ａ２−【０２０３】
【化１６】
2019189809.tif 000018
【０２０４】
−低分子化合物Ｂ２−
下記式で表される低分子化合物Ｂ２（日清オイリオ社、ノムコートＴＡＢ）を用いた。【０２０５】
【化１７】
2019189809.tif 000019
【０２０６】
−架橋剤Ｃ１−
下記式で表される架橋剤Ｃ１（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ４１１）を用いた。【０２０７】
【化１８】
2019189809.tif 000020
【０２０８】
−化合物Ｄ１−
下記式で表される化合物Ｄ１（川研ファインケミカル社製、アルミキレートＡ（Ｗ））を用いた。【０２０９】
【化１９】
2019189809.tif 000021
【０２１０】
−化合物Ｄ２−
下記式で表される化合物Ｄ２（東洋サイエンス社製、トリフェニルシラノール）を用いた。【０２１１】
【化２０】
2019189809.tif 000022
【０２１２】
（配向膜Ｐ−１０の露光）
得られた配向膜Ｐ−１０に偏光紫外線を照射（２０ｍＪ／ｃｍ2、超高圧水銀ランプ使用）することで、配向膜Ｐ−１０の露光を行った。【０２１３】
［光学異方性層（λ／４板）の作製］
光学異方性層は、後述する組成物Ｃ−１を配向膜Ｐ−１０上に塗布することにより形成した。塗布した塗膜をホットプレート上で１１０℃に加熱し、その後、６０℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を５００ｍＪ／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て、光学異方性層を作製した。
得られた光学異方性層のΔｎ650×ｄ（Ｒｅ（６５０））は１６２．５ｎｍであった。【０２１４】
組成物Ｃ−１
――――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶化合物Ｌ−３                                  ４２．００質量部
液晶化合物Ｌ−４                                  ４２．００質量部
液晶化合物Ｌ−５                                  １６．００質量部
重合開始剤ＰＩ−１                                  ０．５０質量部
レベリング剤Ｇ−１                                  ０．２０質量部
メチルエチルケトン                              １７６．００質量部
シクロペンタノン                                  ４４．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０２１５】
−液晶化合物Ｌ−３−【０２１６】
【化２１】
2019189809.tif 000023
【０２１７】
−液晶化合物Ｌ−４−【０２１８】
【化２２】
2019189809.tif 000024
【０２１９】
−液晶化合物Ｌ−５−【０２２０】
【化２３】
2019189809.tif 000025
【０２２１】
−重合開始剤ＰＩ−１−【０２２２】
【化２４】
2019189809.tif 000026
【０２２３】
−レベリング剤Ｇ−１−【０２２４】
【化２５】
2019189809.tif 000027
【０２２５】
[円偏光板の作製]
光学異方性層（λ／４板）のトリアセチルセルロースフィルム側に、粘着剤を介して偏光板を貼り合わせて円偏光板Ｒを得た。【０２２６】
[円偏光板の作製]
上記円偏光板の作製において、光学異方性層の膜厚を変更し、Δｎ450×ｄ（Ｒｅ（４５０））を１１２．５ｎｍ、Δｎ530×ｄ（Ｒｅ（５３０））を１３２．５ｎｍ、およびΔｎ635×ｄ（Ｒｅ（６３５））を１５８．８ｎｍにした以外は、同様にして、円偏光板Ｂ、円偏光板Ｇおよび円偏光板Ｒ２を作製した。【０２２７】
［光強度の測定］
図１４に示す方法で、相対光強度を測定した。
作製した光学素子に正面（法線に対する角度０°の方向）から光を入射した際における、透過光の、入射光に対する相対光強度を測定した。
具体的には、赤色光（６５０ｎｍ）、緑色光（５３０ｎｍ）および青色光（４５０ｎｍ）に出力中心波長を持つレーザ光Ｌを、光源１００から、作製した光学素子Ｓに垂直入射させた。透過光を１００ｃｍの距離に配置したスクリーンで捉えて、透過角度を算出した。透過角θで透過された透過光Ｌｔの光強度を光検出器１０２で測定した。そして、透過光Ｌｔの光強度と光Ｌの光強度との比をとり、透過光Ｌｔの入射光（レーザ光Ｌ）に対する相対光強度値を求めた（透過光Ｌｔ／レーザ光Ｌ）。透過角θは、先に測定した透過角度とした。
なお、レーザ光を各波長に対応する円偏光板Ｂ、円偏光板Ｇおよび円偏光板Ｒに垂直入射させて、円偏光にした後、作製した光学素子に光を入射し、評価を行った。【０２２８】
比較例１と実施例１において、作製した光学素子における透過光の、入射光に対する相対光強度を測定した結果を比較した。比較例１に対し、実施例１では透過光の相対光強度が強く、透過光量の改善がみられた。特に、赤色光（６５０ｎｍ）での透過光量の改善が大きかった。また、実施例１は比較例１に対し、透過光の相対光強度の波長差が小さく、波長依存性が改善された。【０２２９】
比較例２と実施例２において、作製した光学素子における透過光の、入射光に対する相対光強度を測定した結果を比較した。比較例２に対し、実施例２は透過光の相対光強度が強く、透過光量の改善がみられた。特に、赤色光（６５０ｎｍ）での透過光量の改善が大きかった。また、実施例２は実施例１に対し、透過光の相対光強度の波長差が小さく、波長依存性が改善された。【０２３０】
図１５に示す方法で、相対光強度を測定した。
作製した光学素子に正面（法線に対する角度０°の方向）から光を入射した際における、反射光の、入射光に対する相対光強度を測定した。
具体的には、６５０ｎｍおよび６３５ｎｍに出力中心波長を持つレーザ光Ｌを、光源１００から、作製した光学素子Ｓに垂直入射させた。反射光を１００ｃｍの距離に配置したスクリーンで捉えて、反射角度を算出した。反射角θで反射された反射光Ｌｒの光強度を光検出器１０２で測定した。そして、反射光Ｌｒの光強度と光Ｌの光強度との比をとり、反射光Ｌｒの入射光（レーザ光Ｌ）に対する相対光強度値を求めた（反射光Ｌｒ／レーザ光Ｌ）。反射角θは、先に測定した反射角度とした。
なお、レーザ光の波長に対応する円偏光板に垂直入射させて、円偏光にした後、作製した光学素子に光を入射し、評価を行った。【０２３１】
比較例３と実施例３において、作製した光学素子における反射光の、入射光に対する相対光強度を測定した結果を比較した。比較例３に対し、実施例３は反射光の相対光強度が強く、反射光量の改善がみられた。特に、６５０ｎｍでの反射光量が改善され、反射光の相対強度の波長差が小さく、波長依存性が改善された。【０２３２】
上記表に示されるように、所定の光学素子は、透過光または反射光の光強度の波長依存性を低減して、透過または反射できる。
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】
【０２３３】
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等、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。
【符号の説明】
【０２３４】
１０，３２  光学素子
１２  第１光学異方性部材
２０  支持体
２４Ａ  配向膜
２６Ａ  第１光学異方性層
３０  液晶化合物
３０Ａ  光学軸
３４  光学異方性層
４０  ディスプレイ
４２  導光板
６０，８０  露光装置
６２，８２  レーザ
６５    λ／２板
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
Ｍ  レーザ光
ＭＡ，ＭＢ  光線
ＭＰ  Ｐ偏光
ＭＳ  Ｓ偏光
ＰO  直線偏光
ＰR  右円偏光
ＰL  左円偏光
Ｑ１，Ｑ２  絶対位相
Ｅ１，Ｅ２  等位相面
Ｕ  使用者
【図１】
2019189809.tif 000029
【図２】
2019189809.tif 000030
【図３】
2019189809.tif 000031
【図４】
2019189809.tif 000032
【図５】
2019189809.tif 000033
【図６】
2019189809.tif 000034
【図７】
2019189809.tif 000035
【図８】
2019189809.tif 000036
【図９】
2019189809.tif 000037
【図１０】
2019189809.tif 000038
【図１１】
2019189809.tif 000039
【図１２】
2019189809.tif 000040
【図１３】
2019189809.tif 000041
【図１４】
2019189809.tif 000042
【図１５】
2019189809.tif 000043
【国際調査報告】
2019189809.tif 000044
2019189809.tif 000045
2019189809.tif 000046
2019189809.tif 000047