液晶フォトニック結晶は、液晶分子の自己組織化らせん構造に基づく柔らかいフォトニック材料の一種であり、その最も顕著な特徴はキラルらせん構造に起因する選択的ブラッグ反射と幾何学的位相変調能力である。従来の剛直なフォトニック結晶とは異なり、液晶フォトニック結晶の周期性は分子指向ベクトルの回転秩序に由来し、質量中心の平行移動秩序ではないという本質的な違いが、２つの主要な利点をもたらす。すなわち、複雑なマイクロ／ナノ加工を必要とせず大面積の自己組織化製造が可能であり、分子間の弱い相互作用によって支持される外場による可変性である。本稿では、液晶フォトニック結晶が構造色表示から平面フォトニクスへと進展した過程と研究の進展を体系的に総説する。まず、波長、振幅、キラリティの３つの次元から構造色表示分野における液晶フォトニック結晶の外場制御戦略を整理し、次にコレステリック液晶およびブルーフェーズ液晶における幾何学的位相の物理的起源と実現手法を説明し、スペクトル制御から波面制御への内在論理を明らかにする。これを基に、構造光場の生成と制御、ホログラフィックディスプレイ、拡張現実、光コンピューティング、量子光学といった先端分野における研究進展を重点的に紹介し、「構造–位相–機能」の構造効果関係を示す。最後に、材料性能やデバイス構造といった観点から液晶フォトニック結晶平面光学の実用化に向けた課題と対応策を簡単に論じる。本稿は、液晶フォトニック結晶が調整可能性と多次元光場制御能力を兼ね備えた平面光学プラットフォームとして、新世代のフォトニクスおよび量子光学デバイスにおいて重要な役割を果たすことを期待している。

コレステリック液晶;ブルーフェーズ液晶;構造色;幾何学的位相;平面光学