JP5348136B2 - 光学異方性材料、光学素子および光情報記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学異方性材料、光学素子および光情報記録再生装置に関する。

ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）などの光ディスクの表面には、ピットと呼ばれる凹凸が設けられている。
光ヘッド装置は、光ディスクにレーザ光を照射し、その反射光を検出することによって、ピットに記録された情報を読み取ることのできる装置である。

例えば、光源から出射された直線偏光は、ビームスプリッタ、コリメータレンズ、位相差板および対物レンズを経由して、光ディスクの情報記録面に到達する。ここで、往路の直線偏光は、ビームスプリッタをそのまま透過した後、位相差板で円偏光に変換される。
この円偏光は、光ディスクの情報記録面で反射されて逆回りの円偏光となった後、往路とは逆に対物レンズ、位相差板およびコリメータレンズの順で復路を辿る。そして、復路の位相差板によって、入射前と直交する直線偏光に変換される。これにより、復路の光は、直線偏光の方向が往路の光とは９０度ずれ、ビームスプリッタを通過する際に、進行方向が９０度曲げられて光検出器に到達する仕組みとなっている。

光ヘッド装置では、情報の読み出しや書き込みの際に光ディスクに面ぶれなどが発生すると、ビームスポットのフォーカス位置が記録面からずれるので、これを検出し補正してビームスポットを記録面上の凹凸ピットに追従させるサーボ機構が必要になる。こうした機構は、レーザ光源によって照射されたビームスポットの焦点を記録面上に合わせてトラック位置を検出し、目的とするトラックを追従するよう構成される。また、光ヘッド装置では、記録面上でピットに当らずに反射されたレーザ光が、そのまま光源まで戻らないようにする必要もある。

こうしたことから、光ヘッド装置には、光源からのレーザ光を変調（偏光、回折、位相調整など）させる光学素子が必要となる。例えば、上記の位相差板は、位相差板の光軸と入射光の位相面とのなす角度により、入射光に異なる屈折率を与え、さらに複屈折により生じる２成分の光の位相をずらす効果を有している。位相のずれた２つの光は、位相差板から出射されるときに合成される。位相のずれの大きさは、位相差板の厚みによって決まるので、厚みを調節することにより、位相をπ／２だけずらす１／４波長板、あるいはπずらす１／２波長板などが作製される。例えば、１／４波長板を通過した直線偏光は円偏光となるが、１／２波長板を通過した直線偏光は、偏光面が９０度傾いた直線偏光となる。このような性質を利用し、複数の光学素子を組み合わせることで、上記のサーボ機構が構成される。また、記録面上でピットに当らずに反射されたレーザ光が、そのまま光源まで戻らないようにする際にも、上記光学素子が利用されている。

上記の光学素子は、液晶材料を用いて作製できる。例えば、重合性官能基を有する液晶分子は、重合性モノマーとしての性質と液晶としての性質とを併せ持つ。したがって、重合性官能基を有する液晶分子を配向させた後に重合を行うと、液晶分子の配向が固定された光学異方性材料が得られる。光学異方性材料は、メソゲン（Mesogen）骨格に由来する屈折率異方性などの光学異方性を有するので、この性質を利用して回折素子や位相差板などが作製される。光学異方性材料としては、例えば、特許文献１に、ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＯＯ−Ｐｈ−ＯＣＯ−Ｃｙ−Ｚ（Ｚ：アルキル基）で表される化合物を含む液晶性組成物を重合してなる光学異方性材料が開示されている。

ところで、上述した光学素子には、一般に次のような特性が求められる。
１）使用波長や用途に応じて適正なリタデーション（Retardation）値（位相差値）（Ｒｄ値）を持っていること。
２）面内の光学特性（Ｒｄ値、透過率など）が均一であること。
３）使用波長において、散乱や吸収がほとんど無いこと。
４）素子を構成する他の材料と光学特性を合わせやすいこと。
５）使用波長において、屈折率や屈折率異方性の波長分散が小さいこと。

特に、１）の適正なＲｄ値を有することは重要である。ここで、Ｒｄ値は、屈折率異方性（Δｎ）と光の伝播方向の厚さ（ｄ）を用いて、Ｒｄ＝Δｎ×ｄの関係によって定まる値である。所望のＲｄ値を得ようとした場合、光学素子を形成する液晶材料のΔｎが小さいと、厚さｄを大きくする必要が生じる。しかし、厚さｄが大きくなると液晶が配向し難くなるため、所望の光学特性を得ることが困難となる。一方、Δｎが大きいと、厚さｄを小さくする必要が生じるが、その場合には精密な厚さ制御が困難となる。したがって、液晶材料では、適正なΔｎ値を有することが非常に重要となる。

近年、光学ディスクの大容量化を図るため、情報の書き込みや読み取りに使用するレーザ光を短波長化して、光学ディスク上の凹凸ピットサイズをより小さくすることが進められている。例えば、ＣＤでは波長７８０ｎｍ、ＤＶＤでは波長６５０ｎｍ、ＢＤ（Ｂｌｕ ｒａｙ Ｄｉｓｋ（商品名））では波長４０５ｎｍのレーザ光が使用されている。
次世代光記録メディアではさらに短波長化されることも考えられ、波長３００〜４５０ｎｍのレーザ光（以下、青色レーザ光とも記す。）の使用は、今後益々増加する傾向にある。しかしながら、特許文献１に記載された光学異方性材料では、青色レーザ光に対する耐性が十分でなかった。

例えば、青色レーザ光を光源とする光ヘッド装置に、液晶を用いて作製された位相差板を配置すると、時間の経過に伴って収差が発生したり、透過率が低下したり、Ｒｄ値が変動したりすることがある。これは、青色レーザ光に曝露されたことにより、位相差板の構成材料にダメージが発生したためと考えられる。収差が発生すると、光源から出射してコリメータレンズや位相差板を通過した光（光束）が、対物レンズを通過して記録媒体の表面に到達したときに、１点に結像できなくなる。すると、光の利用効率が低下してしまい、情報の読み出しや書き込みの効率が低下する。また、透過率が低下すると、記録媒体の表面や光検出器に到達する光の強度が弱くなり、上記と同様に、情報の読み出しや書き込みの効率が低下する。さらに、Ｒｄ値が変動すると、例えば、波長板においては、所望の楕円率または直線偏光の消光比が維持できなくなる。その結果、光ヘッド装置として機能しなくなるおそれが生じる。

ところで、通常、光学素子を小型化、高効率化するには、高い屈折率異方性を有する材料が必要とされる。一般に、高い屈折率異方性を有する材料は、高い屈折率を有するが、高屈折率材料は、屈折率の波長分散が大きいため、短波長の光に対する吸収が大きい（すなわち、材料のモル吸光係数が大きい）という傾向を持つ。それ故、従来の高屈折率材料には、青色レーザ光のような短波長の光に対する耐性が低いという問題があった。

耐光性の向上を図るには、材料のモル吸光係数を小さくするのがよく、例えば、全脂環構造などの芳香環を含まない構造の化合物とすることが考えられる。しかしながら、全脂環型液晶モノマーは、一般にΔｎが小さく、ポリマーにすることでΔｎがさらに小さくなったり、あるいは、等方性となったりして、所望の液晶性が得られ難くなるという問題があった。

例えば、下記の２つの全脂環型液晶モノマーは、光学的異方性（複屈折性）を発現するものの、重合により等方性のポリマーとなる。
ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＯＯ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｃ_３Ｈ_７
ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＯＯ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｃ_５Ｈ_１1
このため、異方性のポリマーとするには、他の化合物との混合が必要になる。しかし、上記モノマーの光学的異方性を示す温度範囲は広くはなく、他の化合物と混合しても所望の液晶性を有する組成物とするのは困難であった。

特開２００４−２６３０３７号公報

本発明は、上記点に鑑みてなされたものである。すなわち、波長３００ｎｍ〜４５０ｎｍのレーザ光を変調する光学素子には、この波長帯の光に曝されても劣化が少なく耐久性に優れ、且つ、液晶性にも優れた光学異方性材料が求められている。そこで、本発明は、青色レーザ光に対する耐光性が良好な光学異方性材料を提供することを目的とする。

また、本発明は、青色レーザ光に対する耐光性の良好な光学素子と、これを用いた光情報記録再生装置とを提供することを目的とする。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、下記式（１）で表される１種以上の重合性化合物を５モル％以上含む重合性液晶性組成物を重合して得られることを特徴とする光学異方性材料である。
ＣＨ_２＝ＣＲ^１−ＣＯＯ−Ｋ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｌ−ＯＣＯ−ＣＲ^２＝ＣＨ_２ （１）
ただし、式（１）中、Ｒ^１、及びＲ^２は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、
Ｋは、−（ＣＨ_２）_ｐＣＯＯ−または−（ＣＨ_２）_ｑＯＣＯ−であって、アルキレン基の炭素炭素結合間にエーテル結合性の酸素原子を有していてもよく、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよく（但し、ｐ、及びｑはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。）、
Ｌは、−ＯＣＯ（ＣＨ_２）_ｒ−または−ＣＯＯ（ＣＨ_２）_ｓ−であって、アルキレン基の炭素炭素結合間にエーテル結合性の酸素原子を有していてもよく、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよく（但し、ｒ、及びｓはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。）、
Ｃｙは、トランス−１，４−シクロへキシレン基であって、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい。

上記第１の態様の式（１）において、
Ｋは、アルキレン基の水素原子の一部若しくは全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい−（ＣＨ_２）_ｐＣＯＯ−あり、
Ｌは、アルキレン基の水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい−ＯＣＯ（ＣＨ_２）_ｒ−であることが好ましい。

上記第１の態様の式（１）において、
Ｒ^１、及びＲ^２は、ともに水素原子であり、
Ｋが、アルキレン基の水素原子の一部若しくは全部がフッ素原子で置換されていてもよい−（ＣＨ_２）_ｐＣＯＯ−あり、
Ｌが、アルキレン基の水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されていてもよい−ＯＣＯ（ＣＨ_２）_ｒ−であることが好ましい。

上記第１の態様の式（１）において、
Ｋが、非置換のアルキレン基である−（ＣＨ_２）_ｐＣＯＯ−あり、
Ｌが、非置換のアルキレン基である−ＯＣＯ（ＣＨ_２）_ｒ−であることが好ましい。

前記重合性液晶性組成物は、式（１）で表される重合性化合物以外の重合性化合物を含むことができる。この重合性化合物は芳香環を有しないことが好ましい。

前記重合性液晶性組成物は、式（１）で表される重合性化合物以外の重合性化合物として、下記式（２）で表される重合性化合物および下記式（３）で表される重合性化合物よりなる群から選ばれる少なくとも１種の重合性化合物を含むことができる。

ＣＨ_２＝ＣＲ^３−ＣＯＯ−（Ｍ）_ｍ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｒ^４ （２）
ＣＨ_２＝ＣＲ^５−ＣＯＯ−（Ｎ）_ｎ−Ｃｙ−ＣＯＯ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｒ^６ （３）

ただし、式（２）および式（３）において、
Ｒ^３、及びＲ^５は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基である。
Ｒ^４、及びＲ^６は、それぞれ独立に、炭素数が１〜１２のアルキル基であって、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい。
Ｍは、−（ＣＨ_２）_ａＣＯＯ−、−（ＣＨ_２）_ｂＯＣＯ−、−（ＣＨ_２）_ｃＯ−または−（ＣＨ_２）_ｄ−であって、アルキレン基の炭素炭素結合間にエーテル結合性の酸素原子を有していてもよく、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい（但し、ａ、ｂ、ｃ、及びｄはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。）。
Ｎは、−（ＣＨ_２）_ｅＣＯＯ−、−（ＣＨ_２）_ｆＯＣＯ−、−（ＣＨ_２）_ｇＯ−または−（ＣＨ_２）_ｈ−であって、アルキレン基の炭素炭素結合間にエーテル結合性の酸素原子を有していてもよく、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい（但し、ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。）。
ｍ、ｎは、それぞれ独立に０または１である。
Ｃｙは、トランス−１，４−シクロへキシレン基であって、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい。

本発明の第１の態様における光学異方性材料は、重合性液晶性組成物を、重合性液晶性組成物が液晶相を示した状態で、且つ液晶が配向した状態で重合して得られることが好ましい。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の光学異方性材料を有することを特徴とする光学素子に関する。

本発明の第３の態様は、光記録媒体に情報を記録する、および／または、光記録媒体に記録された情報を再生する光情報記録再生装置であって、本発明の第２の態様の光学素子を有することを特徴とする光情報記録再生装置に関する。

本発明の第１の態様によれば、青色レーザ光に対する耐光性が良好な光学異方性材料が提供され、本発明の第２の態様によって、青色レーザに対する耐光性の良好な光学素子とすることができ、本発明の第３の態様によれば、該光学素子を大容量化に適した光情報記録再生装置とすることができる。

本発明の本実施の形態の光情報記録再生装置の構成図である。 重合性化合物（１Ａ−１）のＩＲスペクトルを示す図である。

まず、本発明の光学異方性材料について説明する。尚、本明細書においては、式（１）で表される重合性化合物を化合物（１）とも記す。他の化合物についても同様とする。また、本明細書におけるトランス−１，４−シクロヘキシレン基は、これらの基中の炭素原子に結合した水素原子が他の基で置換されていない無置換の基であってもよく、これらの基中の炭素原子に結合した水素原子がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい。また、アルキル基に構造異性の基が存在する場合、その全ての基が含まれるものとする。但し、本発明においては、直鎖アルキル基とすることが好ましい。さらに、本明細書においては、液晶性と重合性とを併有する化合物を重合性液晶という。また、波長を記載する際には、この波長を中心に±２ｎｍの範囲までを含むものとし、屈折率異方性はΔｎと略記する。

本発明者は、鋭意研究した結果、下記式（１）で表される１種以上を５モル％以上含む重合性液晶性組成物を重合して得られる光学異方性材料であれば、青色レーザ光に対する耐光性を良好にできることを見出した。

ＣＨ_２＝ＣＲ^１−ＣＯＯ−Ｋ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｌ−ＯＣＯ−ＣＲ^２＝ＣＨ_２ （１）

式（１）において、Ｒ^１、及びＲ^２は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基である。特に、水素原子であることが好ましい。Ｒ^１、及びＲ^２が水素原子であれば、化合物（１）を含む重合性液晶性組成物を光重合させて光学異方性材料を得る際に、重合を速やかに進行させることができる。また、この光学異方性材料を有する光学素子の特性が、温度などの外部環境の影響を受け難くなって、光学素子の面内におけるリタデーションのばらつきが小さくなるという利点もある。

式（１）において、Ｃｙは、トランス−１，４−シクロへキシレン基である。但し、この基の水素原子の一部または全部は、フッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい。このような基を主骨格とする重合性化合物を用いることにより、光学異方性材料の耐光性を向上させることができる。

式（１）において、Ｋは、−（ＣＨ_２）_ｐＣＯＯ−または−（ＣＨ_２）_ｑＯＣＯ−である。ここで、ｐ、及びｑはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。アルキレン基の炭素炭素結合間には、エーテル結合性の酸素原子があってもよい。また、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい。

式（１）において、Ｌは、−ＯＣＯ（ＣＨ_２）_ｒ−または−ＣＯＯ（ＣＨ_２）_ｓ−である。ここで、ｒ、及びｓはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。アルキレン基の炭素炭素結合間には、エーテル結合性の酸素原子があってもよい。また、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい。

一般に、重合性の液晶性化合物を重合させると、重合の前後でΔｎの値が低下する。ＫおよびＬを上記の構造とすることによって、重合の前後でΔｎが低下するのを抑えることができる。特に、Ｋが、アルキレン基の水素原子の一部若しくは全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい−（ＣＨ_２）_ｐＣＯＯ−あり、Ｌが、アルキレン基の水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい−ＯＣＯ（ＣＨ_２）_ｒ−であるのが好ましい。さらに、式（１）におけるｐ、ｑ、ｒ、及びｓの各値を重合性液晶性組成物中での化合物（１）以外の重合性化合物の分子長に合わせて決定することにより、重合の前後におけるΔｎの低下を一層抑制することができる。

また、Ｋ及びＬは、そのアルキレン基が、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていない非置換のアルキレン基であることが、液晶性を発現しやすいまたは液晶性を損ねにくいなどから好ましい。

化合物（１）の具体例としては、取り扱い温度域の低い下記式（１Ａ）で表される化合物（１Ａ）が好ましく挙げられる。尚、式（１Ａ）において、ｐ及びｒは１〜１２の整数を表す。特に、製造のし易さからは、ｐ＝ｒとすることが好ましい。

次に、化合物（１）の合成例について述べる。例えば、式（１Ａ）において、ｐ＝７及びｒ＝７である化合物（１Ａ−１）は、次のようにして合成することができる。

まず、化合物（１１）にメタクロロ過安息香酸（ｍ−ＣＰＢＡ）を作用させて、化合物（１２）を得る。次に、化合物（１２）を水酸化カリウム水溶液、ピリジニウム−パラトルエンスルホン酸触媒（ｃａｔ．ＰＰＴＳ）存在下で３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピラン（ＤＨＰ）、水酸化カリウム水溶液の順で反応させて、化合物（１３）を得る。Δは加熱を意味する。次に、ビシクロヘキサンジオール混合物（１４′）を再結晶して得られたトランス−トランス−ビシクロヘキサンジオール（１４）と化合物（１３）とを、１−エチル−３−（ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドハイドロクロライド（ＥＤＣ）及び４−ジメチルアミノピリジン触媒（ｃａｔ．ＤＭＡＰ）の存在下で反応させて、化合物（１５）を得る。次に、メチルアルコールとピリジニウム−パラトルエンスルホン酸触媒の存在下で化合物（１５）の脱保護を行って化合物（１６）を得た後、化合物（１６）をアクリル酸クロリドと反応させる。なお、式（１３）及び式（１５）のＴＨＰは、テトラヒドロ−２Ｈ−ピランを意味する。
これにより、化合物（１Ａ−１）が得られる。

また、式（１）において、Ｒ^１及びＲ^２がともに水素原子であり、Ｋが（ＣＨ_２）_ｑＯＣＯ−であり、Ｌが−ＣＯＯ（ＣＨ_２）_ｓ−である化合物（１Ｂ）があり、例えば、式（１Ｂ）において、ｑ＝７及びｓ＝７である化合物（１Ｂ−１）は、次のようにして合成することができる。

まず、（メトキシメチル）トリフェニルホスホニウムクロリドとカリウム−ｔｅｒｔ−ブトキシドを反応させたものと、化合物（２１）を反応させた後、過塩素酸、水酸化ナトリウムで順次処理することで、化合物（２２）を得る。次に、化合物（２２）をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶媒中で２ＫＨＳＯ_５・ＫＨＳＯ_４・Ｋ_２ＳＯ_４（商品名「Ｏｘｏｎｅ」）と反応させて、化合物（２３）を得る。これとは別に、化合物（２４）をピリジニウム−パラトルエンスルホン酸触媒（ｃａｔ．ＰＰＴＳ）存在下で３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピラン（ＤＨＰ）と反応させて化合物（２５）とし、次いで、ヘキサメチルリン酸トリアミド（ＨＭＰＡ）溶媒中でアクリル酸ナトリウムと反応させて化合物（２６）とし、次いで、メタノール中でピリジニウム−パラトルエンスルホン酸触媒と反応させて、化合物（２７）を得る。次に、化合物（２３）をＤＭＦ触媒存在下でオキサリルクロリドと反応させ、得られた酸ジクロリドと、化合物（２７）を反応させる。なお、式（２５）及び式（２６）のＴＨＰは、テトラヒドロ−２Ｈ−ピランを意味する。
これにより、化合物（１Ｂ−１）が得られる。

式（１）において、Ｒ^１がメチル基である化合物も、上記合成法でアクリル酸クロリドをメタクリル酸クロリドに変更することにより同様に合成できる。

化合物（１）は、置換基の種類により単独ではネマティック相を示さない場合がある。
こうした場合には、化合物（１）に化合物（１）以外の重合性液晶性化合物を加えて重合性液晶性組成物とする。具体的には、重合性液晶性組成物がネマティック相を示すように、化合物（１）の１種以上と、化合物（１）以外の重合性液晶性化合物の１種以上とを含む重合性液晶性組成物とする。このようにすることにより、重合性液晶性組成物がネマティック相を示す温度範囲を確保することができる。

化合物（１）以外の重合性液晶性化合物としては、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有する化合物が好ましく、アクリロイル基を有する化合物が特に好ましい。また、青色レーザ光に対する耐久性を高める点から、メソゲン基中に芳香環を含まない構造とすることが好ましい。

化合物（１）以外の重合性の液晶性化合物または構造が化合物（１）に類似した重合性の非液晶性化合物としては、公知の種々の化合物が使用できるが、好ましい化合物として、以下に示すような単官能の化合物（４）や２官能の化合物（５）等がある。

ＣＨ_２＝ＣＲ^７−ＣＯＯ−Ｒ^８−Ａ^１−Ｙ^１−Ａ^２−Ａ^３−Ａ^４−Ｒ^９ （４）
ＣＨ_２＝ＣＲ^１０−ＣＯＯ−Ｒ^１１−Ａ^５−Ｙ^２−Ａ^６−Ｙ^３−Ａ^７−Ｙ^４−Ａ^８−Ｒ^１２−ＯＣＯ−ＣＲ^１３＝ＣＨ_２ （５）

Ｒ^７、Ｒ^１０およびＲ^１３は、それぞれ独立して水素原子またはメチル基を表す。
Ｒ^８、Ｒ^１１およびＲ^１２は、それぞれ独立して単結合または炭素数が１〜１５のアルキレン基を表し、アルキレン基の場合には、それぞれ独立してアルキレン基の炭素−炭素結合間または環基と結合する末端にエーテル結合性の酸素原子を有していてもよく、また、環基と結合する末端にカルボキシル基を有していてもよく、さらにこのアルキレン基中の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部がフッ素原子に置換されていてもよい。

Ｒ^９は、炭素数が１〜１２のアルキル基、炭素数が１〜１２のアルコキシ基、炭素数が１〜１２のアルキルカルボニルオキシ基またはフッ素原子であり、アルキル基、アルコキシ基またはアルキルカルボニルオキシ基の場合には、これらの基中の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部がフッ素原子に置換されていてもよい。

Ｙ^１およびＹ^２は、それぞれ独立して単結合または−ＣＯＯ−を表し、Ｙ^３は、単結合または−ＣＨ_２−ＣＨ_２−を表し、Ｙ^４は、単結合または−ＯＣＯ−を表す。

Ａ^１、Ａ^２、Ａ^３、Ａ^４、Ａ^５、Ａ^６、Ａ^７およびＡ^８は、それぞれ独立して、単結合、トランス−１，４−シクロヘキシレン基または１，４−フェニレン基を表す。ただし、Ａ^１、Ａ^２、Ａ^３およびＡ^４の組み合わせ及びＡ^５、Ａ^６、Ａ^７およびＡ^８の組み合わせは、それぞれ独立して単結合は２個以下であり、且つ、少なくとも１つはトランス−１，４−シクロヘキシレン基であり、且つ、１，４−フェニレン基が３個連続していることはなく、トランス−１，４−シクロヘキシレン基または１，４−フェニレン基の水素原子の一部または全部がフッ素原子に置換されていてもよい。

化合物（１）以外の重合性液晶性化合物の好適な例として、下記式（２）で表される化合物（化合物（２））と、下記式（３）で表される化合物（化合物（３））とが挙げられる。

ＣＨ_２＝ＣＲ^３−ＣＯＯ−（Ｍ）_ｍ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｒ^４ （２）
ＣＨ_２＝ＣＲ^５−ＣＯＯ−（Ｎ）_ｎ−Ｃｙ−ＣＯＯ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｒ^６ （３）

式（２）および式（３）において、
Ｒ^３、及びＲ^５は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基である。
Ｒ^４、及びＲ^６は、それぞれ独立に、炭素数が１〜１２のアルキル基であって、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい。
Ｍは、−（ＣＨ_２）_ａＣＯＯ−または−（ＣＨ_２）_ｂＯＣＯ−、−（ＣＨ_２）_ｃＯ−または−（ＣＨ_２）_ｄ−であって、アルキレン基の炭素炭素結合間にエーテル結合性の酸素原子を有していてもよく、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい（但し、ａ、ｂ、ｃ、及びｄはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。）。
Ｎは、−（ＣＨ_２）_ｅＣＯＯ−、−（ＣＨ_２）_ｆＯＣＯ−、−（ＣＨ_２）_ｇＯ−または−（ＣＨ_２）_ｈ−であって、アルキレン基の炭素炭素結合間にエーテル結合性の酸素原子を有していてもよく、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい（但し、ｅ、ｆ、ｇ、及びｈはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。）。
ｍ、ｎは、それぞれ独立に０または１である。
Ｃｙは、トランス−１，４−シクロへキシレン基であって、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい。

化合物（２）および化合物（３）の具体例としては、下記式で表される重合性液晶性化合物が挙げられる。

ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＯＯ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｒ^４ （２−１）
ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＯＯ−(ＣＨ₂)₄−ＯＣＯ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｒ^４ （２−２）
ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＯＯ−Ｃｙ−ＣＯＯ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｒ^６ （３−１）
ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＯＯ−(ＣＨ₂)₄−ＯＣＯ−Ｃｙ−ＣＯＯ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｒ^６ （３−２）

尚、化合物（１）が液晶性を示す場合であっても、重合性液晶性組成物は、化合物（２）および化合物（３）を含むことができる。また、化合物（２）および化合物（３）以外の重合性液晶性化合物を含むこともできる。

重合性液晶性組成物における化合物（１）と化合物（１）以外の重合性液晶性化合物の合計量に対する化合物（１）の割合は、５モル％以上とすることが好ましい。さらに、相溶性を考慮すると５モル％〜７０モル％が、特には５モル％〜５０モル％とすることが好ましく、重合度におけるΔｎの低下を抑制する点から２０モル％〜５０モル％とすることがより好ましい。

本発明では、重合性液晶性組成物は、本発明の効果を損しない範囲内で、重合性化合物（化合物（１）および化合物（１）以外の重合性化合物）以外の非重合性化合物、例えば、非重合性液晶性化合物または非重合性非液晶性化合物などを含むことができる。例えば、重合開始剤、重合禁止剤、カイラル剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤または色素から選ばれる添加剤の量は重合性液晶性組成物に対して５質量％以下とすることが好ましく、２質量％以下とすることがより好ましい。また、上記添加剤以外の非重合性化合物であるその他の化合物を加える場合には、本発明の効果を損しない範囲内で用いるが、その他の化合物は１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。

本発明の光学異方性材料は、前記の重合性液晶性組成物を、この重合性液晶性組成物が液晶相を示す状態で、且つ、液晶が配向した状態で重合することにより得られる重合体である。

重合性液晶性組成物が液晶相を示す状態を保つためには、雰囲気温度をネマティック相−等方相相転移温度（Ｔ_ｃ）以下にすればよい。但し、Ｔ_ｃに近い温度では重合性液晶性組成物のΔｎが極めて小さくなるので、雰囲気温度の上限は（Ｔ_ｃ−１０）以下とすることが好ましい。

上記の重合性液晶性組成物の重合には、光重合または熱重合などが挙げられるが、液晶性を保持したまま硬化させやすい点から、光重合が好ましい。光重合に用いる光は、紫外線または可視光線が好ましい。尚、光重合を行う場合は、光重合開始剤を用いることが好ましい。例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ベンゾイン類、ベンジル類、ミヒラーケトン類、ベンゾインアルキルエーテル類、ベンジルジメチルケタール類およびチオキサントン類などから適宜選択される光重合開始剤が好ましく用いられる。光重合開始剤は、１種または２種以上を組み合わせて使用できる。光重合開始剤の量は、重合性液晶性組成物の全体量（１００質量％）に対して０．０１質量％〜５質量％とすることが好ましく、０．０１質量％〜２質量％とすることが特に好ましい。

光学異方性材料は、上記の重合性液晶性組成物を、表面に配向処理を施した一対の基板間に挟持した状態で重合することにより得られる。以下に、具体例を述べる。

まず、透明基板を準備する。透明基板としては、例えば、可視光に対する透過率が高い材料からなる基板を用いることができる。具体的には、アルカリガラス、無アルカリガラスおよび石英ガラスなどの無機ガラス；ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール、および、ポリフッ化ビニルなどのフッ素含有ポリマーなどの透明樹脂；などからなる基板が挙げられる。剛性が高い点で、無機ガラスからなる基板を用いることが好ましい。透明基板の厚みは、特に限定されないが、通常は０．２ｍｍ〜１．５ｍｍであり、好ましくは０．３ｍｍ〜１．１ｍｍである。この透明基板には、必要に応じて、アルカリ溶出防止、接着性向上、反射防止またはハードコートなどを目的とした、無機物または有機物などからなる表面処理層が設けられていてもよい。

次に、透明基板の表面に配向処理を施す。例えば、透明基板の上に配向膜を形成し、配向膜に対して配向処理を行う。配向膜は、液晶を配向させる機能を有するものであればよく、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルシンナメートおよびポリスチレンなどの有機材料、または、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３などの無機材料を用いることができる。配向処理は、具体的には、ラビング法などを用いて行うことができる。例えば、ナイロンやレーヨンなどのラビング布で、配向膜の表面を一方向に擦ることによって、その方向に液晶分子が配向するようにする。また、ラビング法以外にも、ＳｉＯ_２の斜め蒸着、イオンビーム法または光配向膜などによって、液晶分子の配向を揃えることもできる。

次に、配向膜の上に光学異方性材料を形成する。上記の透明基板（以下、第１の基板と称す。）とは別に、表面に配向膜が形成された第２の基板を新たに準備する。この配向膜については、第１の基板と同様にして形成すればよい。次いで、必要に応じて第２の基板の配向膜が形成された側の表面に離型処理を行う。離型剤としては、例えば、フルオロシラン系または含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体などを使用することができる。次に、この第２の基板に第１の基板を重ね合わせて間隔をおいて仮接着する。このとき、第２の基板の配向膜が形成された面または離型処理された面と、第１の基板の配向膜が形成された面とが互いに内側を向くようにする。また、外部から重合性液晶性組成物を充填可能な開口部を設けておく。次いで、この開口部を通じて、基板間に重合性液晶性組成物を注入する。注入には、真空注入法を用いてもよいし、大気中で毛細管現象を利用した方法を用いてもよい。重合性液晶性組成物を注入した後は、所定の波長の光を照射して重合性液晶性組成物を重合させる。必要に応じて、光照射の後でさらに加熱処理を行ってもよい。その後、必要に応じて仮接着していた第２の基板を取り除くことによって、２枚の基板間または第１の基板の上に、配向膜と光学異方性材料とが形成された構造を得ることができる。本発明の実施の形態では、重合性液晶性組成物は、第１の基板の表面と略平行な方向に配向し、光学異方性材料は、この配向が固定された状態で得られる。

また、光学異方性材料の形成は、例えば、次のようにして行うこともできる。

まず、配向膜が形成された第１の基板と、配向膜が形成された表面上に必要に応じて離型剤が施された第２の基板とを準備する。次いで、第１の基板に形成された配向膜の上に、光硬化性の重合性液晶性組成物を滴下する。その後、第２の基板を、配向膜が形成された面または離型剤の塗布面が重合性液晶性組成物の側になるようにして、第１の基板と重ね合わせる。次いで、所定の波長の光を照射して重合性液晶性組成物を重合させる。その後、必要に応じて第２の基板を除去すると、上記と同様に、２枚の基板間または第１の基板の上に、配向膜と光学異方性材料とが形成された構造を得ることができる。

本発明の光学異方性材料は、光学素子用の材料として用いることができる。上記の説明では、説明を簡単にするため配向膜にしか触れなかったが、光学特性制御の目的で電極を設けたり、反射型素子として使用する目的で反射膜を設けたりすることにより、光学素子とすることができる。さらに、目的に応じて、基板の表面に、フレネルレンズ構成、回折格子用の格子、色調調整用の着色層、迷光抑制用の低反射層などを設けることが可能である。

本発明の光学素子は、２個の光学素子が組み合わされていてもよい。また、光学素子に他の光学素子、例えば、レンズ、波面補正面、位相差板、絞りまたは回折格子等を組み合わせて用いてもよい。光学素子を２個組み合わせる場合には、それぞれ２枚の基板を用いた光学素子を形成してから重ねてもよいし、３枚の基板の中に２層の液晶層を形成するようにしてもよい。

本発明の光学異方性材料を用いて、偏光ホログラムなどの回折格子、位相差板、波面補正素子などの光学素子を作製することができる。偏光ホログラムとしては、レーザ光源からの出射光が光ディスクの情報記録面で反射されて発生する信号光を分離し、受光素子へと導光する例が挙げられる。位相差板としては、１／２波長板として使用し、レーザ光源からの出射光の位相差制御を行う例や、１／４波長板として光路中に設置し、レーザ光源の出力を安定化する例などが挙げられる。さらに、本発明の光学異方性材料は、プロジェクタ用の位相差板や偏光子などにも適用可能である。

例えば、本発明の光学異方性材料を含む第１の材料からなる部材（第１の部材）と、等方性の屈折率を有する第２の材料からなる部材（第２の部材）とが、交互に配置されて格子状を形成している回折格子とすることができる。光学異方性を有する第１の部材と等方性を有する第２の部材とを交互に配置することにより、これらを透過する光は、入射光の偏光方向により異なる回折を生じ、偏光依存性の回折格子となる。

本発明の光学異方性材料を備えた光学素子は、光記録媒体に情報を記録する、および／または、光記録媒体に記録された情報を再生する光情報記録再生装置に用いるのに適している。具体的には、本発明による光学素子は、光情報記録再生装置のレーザ光の光路中に好ましく配置される。特に、最近実用化が始まったＢＤやＨＤＤＶＤのような青色レーザ光を用いた光情報記録再生装置用の光ヘッドに好適である。また、これ以外にも、例えば、プロジェクタ用途などにおけるイメージング素子や、波長可変フィルタ用途などにおける通信用デバイスなどでも好ましく用いられる。

例えば、上記の回折格子を備えた光情報記録再生装置では、光記録媒体から反射された光は、回折格子によって回折される。尚、この光情報記録再生装置は、回折格子の他に、回折格子に入射する光を発生させる光源、光源から出射された光を光記録媒体に集光する対物レンズ、光記録媒体で反射された光を検出する検出器などを有することができる。

また、光情報記録再生装置は、本発明の光学異方性材料を用いて作製された位相差板を有することもできる。この場合の位相差板は、光源からの光を透過した後、光ディスクで反射された光の偏光状態を変える役割を果たす。例えば、位相差板を１／４波長板とした場合、光ディスクで反射した光の偏光状態は、この位相差板によって、直線偏光であれば円偏光または楕円偏光に、円偏光であれば直線偏光に偏光面が変えられる。また、１／４波長板に代えて１／２波長板とした場合には、Ｐ偏光であればＳ偏光に、Ｓ偏光であればＰ偏光に、円偏光（右旋）であれば円偏光（左旋）に、円偏光（左旋）であれば円偏光（右旋）に変えられる。

図１に、本発明による位相差板が搭載された光情報記録再生装置の一例を示す。この光情報記録再生装置では、次のようにして、光ディスクに記録された情報が読み出される。

光源１から出射された直線偏光は、ビームスプリッタ２、コリメータレンズ３、位相差板４および対物レンズ５を透過した後に、光ディスク６の情報記録面に到達する。この間に、直線偏光は、偏向方向を変えずにビームスプリッタ２を透過した後、１／４波長の位相差を有する位相差板４で円偏光に変換される。その後、光ディスク６の情報記録面で反射されて逆回りの円偏光となり、往路とは逆に、対物レンズ５、位相差板４およびコリメータレンズ３の順で復路を辿ることになる。ここで、復路における位相差板４で、円偏光は、入射前と直交する直線偏光に変換される。これにより、復路の光は、直線偏光の方向が往路の光に対して９０度ずれるので、ビームスプリッタ２を通過する際に進行方向が９０度曲げられて光検出器７に到達する。

光源１には、通常の光情報記録再生装置に使用される通常のレーザ光源が使用される。
具体的には、半導体レーザが好適であるが、他のレーザであってもよい。位相差板４は、青色レーザに対する耐光性が良好であるので、青色レーザを光源として使用することにより、光情報記録再生装置の大容量化を図ることができる。

尚、図１のビームスプリッタ２に本発明の光学異方性材料を適用してもよい。具体的には偏光依存性の回折格子として配置する。これにより、往路の偏光方向の光に対しては透過率を高めることができ、それとは直交する偏光方向を有する復路の偏光方向の光に対しては回折効率を高めることができるので、光情報記録再生装置全体の光の利用効率をさらに向上させることができる。

以下、本発明の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
以下では、重合性化合物の合成と、得られた重合性化合物を用いた重合性液晶性組成物の調整と、この重合性液晶性組成物を重合して得られた光学異方性材料を用いた光学素子の作製と、得られた光学素子の評価結果とについて、具体例を挙げて述べる。

＜重合性化合物の合成＞
例１
下記の反応式にしたがって、まず、化合物（１２）を合成した。

まず、２０００ｍＬの４つ口フラスコに、化合物（１１）を５０ｇ（０．４０モル）、ジクロロメタンを１２００ｍＬ、リン酸二水素ナトリウムを１４２．６ｇ（１．１９モル）、メタクロロ過安息香酸（ｍ−ＣＰＢＡ）を１１５．１ｇ（０．５２モル）、触媒としてパラトルエンスルホン酸（ｃａｔ．ＴｓＯＨ）を１５．１ｇ（０．０８モル）加え、撹拌しながら４５℃で２４時間還流した。
反応終了後、室温に戻してからシリカゲルを用いてろ過を行い、有機層を回収した。この有機層を飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液および飽和食塩水で順次洗浄してから、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧除去することにより、未精製の化合物（１２′）を得た。

化合物（１２′）をヘキサン／酢酸エチル（１９：１、容量比）を展開液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、２４．７ｇの化合物（１２）を得た。収率は４３％であった。また、この精製によって２８ｇの化合物（１１）を回収した。

次に、上記で得られた化合物（１２）を用い、下記の反応式にしたがって化合物（１３）を合成した。

まず、１０００ｍＬの丸底フラスコに、化合物（１２）を２４．７ｇ（０．１７モル）、及び０．７８Ｍの水酸化カリウム水溶液を２５０ｍＬ加え、室温で３時間撹拌した。反応終了後、ジクロロメタンを加えてから、氷冷下で反応溶液が酸性になるまで１Ｎの塩酸溶液を加えた。次に、有機層を回収し、水層を酢酸エチルで抽出してから、回収した有機層と合わせて無水硫酸ナトリウムで乾燥した。その後、溶媒を減圧除去して未精製の反応物Ａを得た。

次に、１０００ｍＬの丸底フラスコに、上記で得られた未精製の反応物Ａ、７００ｍＬのジクロロメタン、３５．７ｇ（０．４４モル）の３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピラン（ＤＨＰ）、触媒として４．４ｇ（０．０２モル）のピリジニウム−パラトルエンスルホン酸（ｃａｔ．ＰＰＴＳ）を加えて、１２時間攪拌を行った。
反応終了後、反応溶液が弱アルカリ性になるまで飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えてから、有機層を回収した。水層を酢酸エチルで抽出し、回収した有機層と合わせて飽和食塩水で洗浄した。その後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧除去して、未精製の反応物Ｂを得た。

次に、１０００ｍＬの丸底フラスコに、上記で得られた未精製の反応物Ｂと、０．６２Ｍの水酸化カリウム水溶液４００ｍＬとを加えて、１００℃で３時間撹拌した。反応終了後、室温に戻してジクロロメタンを加え、氷冷下で反応溶液のｐＨが６になるように０．５Ｍ酢酸水溶液を加えた。その後、有機層を回収し、水層を酢酸エチルで抽出してから、回収した有機層と合わせて無水硫酸ナトリウムで乾燥した。次いで、溶媒を減圧除去することにより、未精製の化合物（１３′）を得た。なお、式（１３）及び後記する式（１５）の化合物のＴＨＰは、テトラヒドロ−２Ｈ−ピランを意味する。

化合物（１３′）をヘキサン／酢酸エチル（２：１、容量比）を展開液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、２５．５ｇの化合物（１３）を得た。収率は６０％であった。

トランス−トランス−ビシクロヘキサンジオール（１４）は、ビシクロヘキサンジオールの混合物から精製分離した。

まず、５５℃で湯煎をしながらビシクロヘキサンジオール異性体の混合物（１４´）５０ｇにメタノールを加えて融解させた。次いで、室温に戻してから、−２５℃で１２時間放置した。生成した結晶をろ過することにより、２２．７ｇのトランス−トランス−ビシクロヘキサンジオール（１４）を得た。

次に、上記で得られた化合物（１３）と、トランス−トランス−ビシクロヘキサンジオール（１４）を用い、下記の反応式にしたがって化合物（１５）を合成した。

まず、１０００ｍＬの４つ口フラスコに、化合物（１３）を８．３ｇ（３３．８ｍｍｏｌ）、トランス−トランス−ビシクロヘキサンジオール（１４）を３．４ｇ（１６．９ｍｍｏｌ）、ジクロロメタンを２００ｍＬ、１−エチル−３−（ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドハイドロクロライド（ＥＤＣ）を１３．０ｇ（６７．５ｍｍｏｌ）、触媒として４−ジメチルアミノピリジン（ｃａｔ．ＤＭＡＰ）を２．１ｇ（１６．９ｍｍｏｌ）加えて、室温で１２時間攪拌した。次いで、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を終了させた後、有機層を回収し、水層を酢酸エチルで抽出して、回収した有機層と合わせた。この有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で順次洗浄してから、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧除去して未精製の化合物（１５′）を得た。

化合物（１５′）をヘキサン／酢酸エチル（４：１、容量比）を展開液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、８．５ｇの化合物（１５）を得た。収率は７７％であった。

次に、上記で得られた化合物（１５）を用い、下記の反応式にしたがって化合物（１６）を合成した。

まず、１０００ｍＬの丸底フラスコに、化合物（１５）を１０．４ｇ（１６．０ｍｍｏｌ）、メチルアルコールを４００ｍＬ、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を２００ｍＬ、及び触媒としてピリジニウム−パラトルエンスルホン酸を０．４ｇ（１．６ｍｍｏｌ）加えて、４０℃で１２時間攪拌した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応溶液を弱アルカリ性にしてから、水層と有機層を分離し、溶媒を減圧除去した。その後、ジクロロメタン／メタノール（１９：１、容量比）を展開液としたカラムクロマトグラフィーで精製を行って、７．１ｇの化合物（１６）を得た。収率は９１％であった。

次に、上記で得られた化合物（１６）を用い、下記の反応式にしたがって重合性化合物（１Ａ−１）を合成した。

まず、５００ｍＬの４つ口フラスコに、化合物（１６）を５．９ｇ（１２．２ミリモル）、トリエチルアミンを５．１ｍＬ（３６．７ミリモル）、及びジクロロメタンを２００ｍＬ加えた。次いで、窒素気流下で、内温が２０℃を超えないように氷冷しながら、アクリル酸クロリドを２．４ｍＬ（２９．３ミリモル）滴下して３時間撹拌した。反応終了後、ジクロロメタンとアクリル酸クロリドを減圧除去し、ジクロロメタン／酢酸エチル（３３：１）を展開液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。その後、さらにジクロロメタン／ヘキサンで再結晶を行って、４．３ｇの重合性化合物（１Ａ−１）を得た。収率は６０％であった。

重合性化合物（１Ａ−１）のＩＲ（赤外吸収）スペクトルを図２に示す。また、^１ＨＮＭＲ（^１Ｈ核磁気共鳴）スペクトルを以下に示す。

^１ＨＮＭＲ（４００ＭＨｚ、溶媒：ＣＤＣｌ₃、内部標準：ＴＭＳ）δ（ｐｐｍ）：１．０５−１．１２（ｍ、６Ｈ）、１．２５−１．３８（ｍ、１６Ｈ）、１．５８−１．７０（ｍ、８Ｈ）、１．７５−１．７８（ｍ、４Ｈ）、１．９６−２．００（ｍ、４Ｈ）、２．２６（ｔ、４Ｈ）、４．１４（ｔ、４Ｈ）、４．６３（ｍ、２Ｈ）、５．８１（ｄ、２Ｈ）、６．１２ (ｄｄ、１Ｈ)、６．４０（ｄ、１Ｈ）。

重合性化合物（１Ａ−１）の昇温時の融点は９１℃であった。また、降温時、６４℃〜５７℃でスメクティック相を示した。

＜重合性液晶性組成物の調製＞
上記で得られた重合性化合物（１Ａ−１）と、組成物Ｅとを表１に示す割合で混合し、重合性液晶性組成物Ａ〜Ｄを得た。組成物Ｅとしては、重合性化合物（１Ａ−１）以外の重合性液晶性化合物として下記の化合物（２−１−１ａ）、（２−１−１ｂ）、（３−２−１ａ）および（３−２−１ｂ）を３：３：１：１（モル比）の割合で混合したものを用いた。尚、表１に記載の割合は、重合性液晶性組成物を構成する全重合性化合物に対する各重合性化合物（重合性化合物（１Ａ−１）と組成物Ｅ）の割合（モル％）である。また、表１には、重合性液晶性組成物Ａ〜ＤのＴ_ｍおよびＴ_ｃの値も併せて示す。重合性液晶性組成物Ａ〜Ｃはいずれも融点と透明点との間でネマチック液晶相を示し、重合性液晶性組成物Ｄはスメクチック液晶相を示した（降温時での測定）。

＜光学素子Ａの作製＞
縦５ｃｍ、横５ｃｍ、厚さ０．５ｍｍのガラス基板に、ポリイミド溶液をスピンコータで塗布し乾燥した後、ナイロンクロスで一定方向にラビング処理して支持体を作製した。
次いで、配向処理を施した面が向かい合うように、２枚の支持体を接着剤を用いて貼り合わせてセルを作製した。接着剤には、直径３．３μｍのガラスビーズを添加し、支持体の間隔が３．３μｍになるように調整した。

次に、重合性液晶性組成物Ａに重合開始剤を、重合性液晶性組成物Ａに対して０．５質量％の割合で添加し、重合性液晶性組成物Ａ１を得た。尚、光重合開始剤としては、チバスペシャリティーケミカルズ社製の「イルガキュア７５４」（商品名）を用いた。

セル内に重合性液晶性組成物Ａ１を８５℃の温度で注入した。次いで、温度８５℃で強度５０ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を積算光量が９０００ｍＪ／ｃｍ²となるよう照射して光重合を行い、光学素子Ａを得た。

光学素子Ａでは、液晶は基板のラビング方向に水平配向していた。また、光学素子Ａは、可視域で透明であり、散乱も認められなかった。さらに、波長４０５ｎｍのレーザ光に対する屈折率異方性Δｎは０．０１８２であった。

＜光学素子Ａの評価＞
光学素子Ａに対して、Ｋｒレーザ（波長４０７ｎｍ、及び４１３ｎｍのマルチモード）を照射し、青色レーザ光曝露加速試験を行った。照射条件は、温度８０℃、曝露エネルギー６９ｍＷ／ｍｍ^２として、積算曝露エネルギーを３０Ｗ・時間／ｍｍ^２と４０Ｗ・時間／ｍｍ^２とした。加速試験前の透過率に対する試験後の透過率の低下率は、３０Ｗ・時間／ｍｍ^２では１％未満であり、４０Ｗ・時間／ｍｍ^２では２．５％であった。

例２〜例４
例１で得られた重合性液晶性組成物Ｂ、Ｃ、Ｄについても、各組成物に対して０．５質量％の割合で重合開始剤を添加し、重合性液晶性組成物Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を得た。尚、光重合開始剤としては、チバスペシャリティーケミカルズ社製の「イルガキュア７５４」（商品名）を用いた。これらの重合性液晶性組成物を用い、例１と同様にして光学素子Ｂ、Ｃ、及びＤを作製した。得られた各光学素子について、光学素子Ａと同様の方法で評価を行った。結果を表２に示す。

光学素子ＢおよびＣは、いずれも初期評価に問題はなく、光学素子Ｄは液晶性を示さなかった。また、光学素子Ｂ、Ｃ、及びＤは、いずれも加速試験評価で３０Ｗ・時間／ｍｍ^２では透過率変化が１％未満であった。また、４０Ｗ・時間／ｍｍ^２では光学素子ＣおよびＤは透過率変化が１％未満であった。

例５
組成物Ｅに対して０．５質量％の割合で光重合開始剤を添加し、重合性液晶性組成物Ｅ１を得た。尚、光重合開始剤としては、チバスペシャリティーケミカルズ社製の「イルガキュア７５４」（商品名）を用いた。例１と同様にして光学素子Ｅを作製し、光学素子Ａと同様の方法で評価を行った。結果を表３に示す。
なお、表３中、「−」は、未評価であることを示す。

光学素子Ｅでは、液晶は基板のラビング方向に水平配向していた。また、光学素子Ｅは、可視域で透明であり、散乱も認められなかった。さらに、波長４０５ｎｍのレーザ光に対するΔｎは０．００５７であった。しかし、光学素子Ｅでは、加速試験評価で３０Ｗ・時間／ｍｍ^２で透過率変化が3.0％になり、劣化が進行することが分かった。

本発明は、青色レーザ光に対する耐光性が良好な光学異方性材料を提供し、さらに、これを用いた光学素子、具体的には、回折格子、ホログラム素子、レンズ素子、収差補正素子、位相差板等に使用可能である。また、前記光学素子を用いた光情報記録再生装置を提供することができ、ＢＤのような青色レーザ光を用いた光情報記録再生装置用の光ヘッド装置に好適であるなど、産業上有用である。

なお、２００８年６月３０日に出願された日本特許出願２００８−１７０４９９号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として取り入れるものである。

１ 光源
２ ビームスプリッタ
３ コリメータレンズ
４ 位相差板
５ 対物レンズ
６ 光学ディスク
７ 光検出器

Claims (9)

1. 下記式（１）で表される１種以上の重合性化合物を５モル％以上含む重合性液晶性組成物を重合して得られることを特徴とする光学異方性材料。
   ＣＨ_２＝ＣＲ^１−ＣＯＯ−Ｋ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｌ−ＯＣＯ−ＣＲ^２＝ＣＨ_２ （１）
   ただし、Ｒ^１、Ｒ^２は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、
   Ｋは、−（ＣＨ_２）_ｐＣＯＯ−または−（ＣＨ_２）_ｑＯＣＯ−であって、アルキレン基の炭素炭素結合間にエーテル結合性の酸素原子を有していてもよく、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよく（但し、ｐ、ｑはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。）、
   Ｌは、−ＯＣＯ（ＣＨ_２）_ｒ−または−ＣＯＯ（ＣＨ_２）_ｓ−であって、アルキレン基の炭素炭素結合間にエーテル結合性の酸素原子を有していてもよく、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよく（但し、ｒ、ｓはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。）、
   Ｃｙは、トランス−１，４−シクロへキシレン基であって、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい。
2. 前記式（１）において、
   Ｋが、アルキレン基の水素原子の一部若しくは全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい−（ＣＨ_２）_ｐＣＯＯ−あり、
   Ｌが、アルキレン基の水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい−ＯＣＯ（ＣＨ_２）_ｒ−であることを特徴とする請求項１に記載の光学異方性材料。
3. 前記式（１）において、
   Ｒ^１、Ｒ^２は、ともに水素原子であり、
   Ｋが、アルキレン基の水素原子の一部若しくは全部がフッ素原子で置換されていてもよい−（ＣＨ_２）_ｐＣＯＯ−あり、
   Ｌが、アルキレン基の水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されていてもよい−ＯＣＯ（ＣＨ_２）_ｒ−であることを特徴とする請求項２に記載の光学異方性材料。
4. 前記式（１）において、
   Ｋが、非置換のアルキレン基である−（ＣＨ_２）_ｐＣＯＯ−あり、
   Ｌが、非置換のアルキレン基である−ＯＣＯ（ＣＨ_２）_ｒ−であることを特徴とする請求項３に記載の光学異方性材料。
5. 前記重合性液晶性組成物は、前記式（１）で表される重合性化合物以外の重合性化合物を含み、該重合性化合物が芳香環を有しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学異方性材料。
6. 前記重合性液晶性組成物は、前記式（１）で表される重合性化合物以外の重合性化合物として、下記式（２）で表される重合性化合物および下記式（３）で表される重合性化合物よりなる群から選ばれる少なくとも１種の重合性化合物を含むことを特徴とする請求項５に記載の光学異方性材料。
   ＣＨ_２＝ＣＲ^３−ＣＯＯ−（Ｍ）_ｍ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｒ^４ （２）
   ＣＨ_２＝ＣＲ^５−ＣＯＯ−（Ｎ）_ｎ−Ｃｙ−ＣＯＯ−Ｃｙ−Ｃｙ−Ｒ^６ （３）
   ただし、Ｒ^３、Ｒ^５は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、
   Ｒ^４、Ｒ^６は、それぞれ独立に、炭素数が１〜１２のアルキル基であって、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよく、
   Ｍは、−（ＣＨ_２）_ａＣＯＯ−、−（ＣＨ_２）_ｂＯＣＯ−、−（ＣＨ_２）_ｃＯ−または−（ＣＨ_２）_ｄ−であって、アルキレン基の炭素炭素結合間にエーテル結合性の酸素原子を有していてもよく、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよく（但し、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。）、
   Ｎは、−（ＣＨ_２）_ｅＣＯＯ−、−（ＣＨ_２）_ｆＯＣＯ−、−（ＣＨ_２）_ｇＯ−または−（ＣＨ_２）_ｈ−であって、アルキレン基の炭素炭素結合間にエーテル結合性の酸素原子を有していてもよく、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよく（但し、ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ独立に１〜１２の整数を表す。）、
   ｍ、ｎは、それぞれ独立に０または１であり、
   Ｃｙは、トランス−１，４−シクロへキシレン基であって、水素原子の一部または全部がフッ素原子またはメチル基で置換されていてもよい。
7. 前記重合性液晶性組成物が液晶相を示した状態で、且つ液晶が配向した状態で、前記重合性液晶性組成物を重合して得られることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学異方性材料。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学異方性材料を有することを特徴とする光学素子。
9. 光記録媒体に情報を記録する、および／または、光記録媒体に記録された情報を再生する光情報記録再生装置であって、
   請求項８に記載の光学素子を有することを特徴とする光情報記録再生装置。

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