(57)【要約】【課題】液晶封入が効率良く低コストで行え、低温でも応答速度が十分な液晶素子の製造方法と、製造の為の液晶封入装置並びに液晶素子を用いた液晶偏光変換素子を提供する。【解決手段】一対の液晶駆動用電極を有する基板の一方の表面に駆動用電極以外の場所に加熱用電極が設けられ;各電極は外部接続用取り出し電極部を基板の一端面上に有し、外部電源と接続可能に露呈配置され;加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上の近傍位置のシール材料に液晶注入口が設けられた液晶セルに、(a)液晶注入口近傍の加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上に液晶を塗布する工程、(b)加熱用電極に電圧を印加して液晶セルを所定温度に加熱する工程、(c)液晶を液晶セルの空隙に注入する工程、(d)液晶注入口を封止材料により封止する工程、を含むプロセスにより液晶を封入し液晶素子を製造する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にそれぞれ液晶駆動用電極を有する一対の基板が互いに間隔を空けて対向配置されるとともに該対向配置された基板の周辺部がシール材料で接合された液晶セルに液晶を封入してなる液晶素子の製造方法であって、
前記液晶セルは； 
前記基板の少なくとも一方の表面には、液晶駆動用電極の形成領域以外の場所に予め設定された抵抗値を有する加熱用電極が設けられ、
前記液晶駆動用電極及び加熱用電極は、外部接続用取り出し電極部を基板の一端面上に有し、該各電極部が形成された基板の一端面は外部電源と接続可能に前記シール材料で接合された周辺部よりも外部に露呈配置され、
前記加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上の近傍に位置するシール材料に少なくとも１個の液晶注入口が設けられた構造を有し、
前記液晶の封入は、少なくとも下記工程；
（ａ）前記液晶注入口近傍に位置する加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上に液晶を塗布する工程、
（ｂ）前記加熱用電極に電圧を印加して液晶セルを加熱する工程、
（ｃ）液晶を液晶セルの空隙に注入する工程、
（ｄ）液晶注入口を封止材料により封止する工程、
を含むプロセスにより行われることを特徴とする液晶素子の製造方法。
【請求項２】
前記液晶が室温で流動性を示さない液晶であることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項３】
前記液晶が強誘電性液晶であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項４】
前記一対の基板の液晶駆動用電極が設けられた各対向面側に液晶配向膜が形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
【請求項５】
前記液晶セルへの液晶の封入が真空環境下で行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
【請求項６】
前記（ｂ）工程で加熱用電極に電圧を印加して加熱する液晶セルの温度が、前記液晶が流動性を示す温度以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
【請求項７】
前記（ｃ）工程で液晶を液晶セルの空隙に注入後、徐冷する工程を導入することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
【請求項８】
前記除冷する工程は、降温速度が、１℃／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項７に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項９】
前記（ｄ）工程において液晶注入口を封止するために用いられる封止材料が紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
【請求項１０】
前記駆動用電極と加熱用電極を形成する材料が同じであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
【請求項１１】
表面にそれぞれ液晶駆動用電極を有する一対の基板が互いに間隔を空けて対向配置されるとともに該対向配置された基板の周辺部がシール材料で接合された液晶セルに液晶を封入してなる液晶素子であって、
前記液晶セルは； 
前記基板の少なくとも一方の表面には、液晶駆動用電極の形成領域以外の場所に予め設定された抵抗値を有する加熱用電極が設けられ、
前記液晶駆動用電極及び加熱用電極は、外部接続用取り出し電極部を基板の一端面上に有し、該各電極部が形成された基板の一端面は外部電源と接続可能に前記シール材料で接合された周辺部よりも外部に露呈配置され、
前記加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上の近傍に位置するシール材料に少なくとも１個の液晶注入口が設けられた構造を有することを特徴とする液晶素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の液晶素子において、前記加熱用電極を液晶素子動作時の加熱用電極として用いることを特徴とする液晶素子。
【請求項１３】
表面にそれぞれ液晶駆動用電極を有する一対の基板が互いに間隔を空けて対向配置されるとともに該対向配置された基板の周辺部がシール材料で接合された液晶セルに液晶を封入してなる液晶素子の製造方法に用いられる液晶封入装置であって、
前記液晶セルは； 
前記基板の少なくとも一方の表面には、液晶駆動用電極の形成領域以外の場所に予め設定された抵抗値を有する加熱用電極が設けられ、
前記液晶駆動用電極及び加熱用電極は、外部接続用取り出し電極部を基板の一端面上に有し、該各電極部が形成された基板の一端面は外部電源と接続可能に前記シール材料で接合された周辺部よりも外部に露呈配置され、
前記加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上の近傍に位置するシール材料に少なくとも１個の液晶注入口が設けられた構造を有し、
前記装置は；
内部圧力を制御する手段を備えた減圧可能な容器と、
該容器内に少なくとも、液晶セルを固定する手段と、
液晶注入口近傍に位置する加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上に液晶を塗布する手段と、
加熱用電極の外部接続用取り出し電極部に電圧を印加するための接続手段と、
加熱用電極を介して加熱された液晶セルの温度を検知する温度検知手段と、
減圧下に液晶を液晶セルの空隙に注入後、液晶注入口を封止材料で封止する封止手段と、
が配備され、別途配設される液晶セルの加熱温度を制御する温度制御手段と連結構成されてなることを特徴とする液晶封入装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の液晶封入装置において、液晶素子の製造に用いる方法が請求項１乃至１０のいずれかに記載の液晶素子の製造方法であることを特徴とする液晶封入装置。
【請求項１５】
前記温度制御手段が、温度検知手段により検知された温度を基に接続手段を介して加熱用電極に電圧を印加して温度制御するものであることを特徴とする請求項１３または１４に記載の液晶封入装置。
【請求項１６】
前記封止手段が、封止材料を液晶注入口に塗布する封止材料塗布手段と塗布された封止材料を硬化する封止材料硬化手段から構成されていることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載の液晶封入装置。
【請求項１７】
請求項１１または１２に記載の液晶素子を用いて電場により偏光スイッチング可能に構成したことを特徴とする液晶偏光変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶素子用セルの空隙に液晶を効率よく注入可能でコスト低減を図ることができる液晶素子の製造方法と、前記製造方法により製作された低温動作時でも応答速度の速い液晶素子、及び液晶素子を用いた液晶偏光変換素子、並びに液晶素子の製造方法に用いられる液晶封入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶レンズや偏光変換素子等、液晶を用いた光学素子が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照。）。
通常液晶素子は、配向膜や駆動電極等が配設された二枚の基板間に液晶を封入した構造を有している。液晶を素子内に注入する方法として、毛細管法や真空注入法等が用いられているが、特に、室温で流動性を示さない液晶を注入する場合、注入時間が長くかかってしまうことや、素子内に気泡が入る等の不具合が生じていた。また、液晶素子は、素子使用時において素子周辺雰囲気が低温である場合、液晶の粘度上昇により、応答速度が所望の速度よりも下がってしまうといった不具合も生じていた。
【０００３】
これらの課題を解決する方法として、まず、液晶の注入時に素子を加熱し、液晶が流動性を示す温度まで上昇させる方法がいくつか示されている。例えば、特許文献１、２において、外部から液晶素子を加熱し、液晶を注入する方法が提案されている。
しかし、上記技術では、素子が所定の温度まで達するのに時間がかかることや、熱利用効率が低いこと、また専用の装置を新たに設置しなければならないなどコストがかかる問題がある。また、真空注入等を行う場合には熱が伝わりにくいため、所定の温度に達しない等の不具合もある。
【０００４】
また、液晶駆動用電極に交流電流を流しながら、電極を発熱させて液晶を注入する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
この方法によれば、上述した特許文献１、２の方法に比べて、熱効率が良いこと、あるいは加熱時間が短い等の利点がある。しかし、液晶駆動用電極を加熱用にも使用するため、電極の配線接続が煩雑になる。また、液晶素子の駆動時における液晶素子加熱用のヒーターとしては使えず、低温で使用する場合には新たに素子加熱用専用のヒーターを設けなければならず、コストアップの要因になるという問題がある。
【０００５】
更に、基板全面にヒーター用電極を形成し、注入時に加熱する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。この方法では、駆動用電極とヒーター用電極を同時に形成することができず、コストがかかってしまい不適である。
【０００６】
また、低温時での応答速度を稼ぐために、液晶素子使用時に液晶を加熱するためのヒーター電極を非表示部分等、駆動電極とは別に設けた素子に関して幾つか提案されている(例えば、特許文献５、６参照)。しかし、前記提案の液晶表示素子（特許文献５）、あるいは液晶レンズ（特許文献６）においては、ヒーター電極はあくまでも応答速度を速くするのが目的であり、従って、ヒーター電極を利用して液晶の注入を行う方法に関しては何ら言及していない。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−１６６５１９号公報
【特許文献２】特開昭６２-９１９１５号公報
【特許文献３】特開平１-３００２２３号公報
【特許文献４】特開平５-２８９０３７号公報
【特許文献５】特開２００３−０４３５１５号公報
【特許文献６】特開２００６-２０１２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、液晶素子用セル（以降、「液晶セル」と略称）の空隙に、液晶の注入を低コストで行うことができるとともに、必要な液晶量を抑えてコスト低減を図ることができる液晶素子の製造方法と、前記製造方法により製作され、動作時の外部雰囲気が低温においても十分な応答速度を示す液晶素子、及び液晶素子を用いた液晶偏光変換素子、並びに液晶素子の製造方法に用いられる液晶封入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討した結果、以下の〔１〕〜〔１７〕に記載する発明によって上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。以下、本発明について具体的に説明する。
【００１０】
〔１〕：上記課題は、表面にそれぞれ液晶駆動用電極を有する一対の基板が互いに間隔を空けて対向配置されるとともに該対向配置された基板の周辺部がシール材料で接合された液晶セルに液晶を封入してなる液晶素子の製造方法であって、
前記液晶セルは； 
前記基板の少なくとも一方の表面には、液晶駆動用電極の形成領域以外の場所に予め設定された抵抗値を有する加熱用電極が設けられ、
前記液晶駆動用電極及び加熱用電極は、外部接続用取り出し電極部を基板の一端面上に有し、該各電極部が形成された基板の一端面は外部電源と接続可能に前記シール材料で接合された周辺部よりも外部に露呈配置され、
前記加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上の近傍に位置するシール材料に少なくとも１個の液晶注入口が設けられた構造を有し、
前記液晶の封入は、少なくとも下記工程；
（ａ）前記液晶注入口近傍に位置する加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上に液晶を塗布する工程、
（ｂ）前記加熱用電極に電圧を印加して液晶セルを加熱する工程、
（ｃ）液晶を液晶セルの空隙に注入する工程、
（ｄ）液晶注入口を封止材料により封止する工程、
を含むプロセスにより行われることを特徴とする液晶素子の製造方法により解決される。
【００１１】
〔２〕：上記〔１〕に記載の液晶素子の製造方法において、前記液晶が室温で流動性を示さない液晶であることを特徴とする。
【００１２】
〔３〕：上記〔１〕または〔２〕に記載の液晶素子の製造方法において、前記液晶が強誘電性液晶であることを特徴とする。
【００１３】
〔４〕：上記〔１〕乃至〔３〕のいずれかに記載の液晶素子の製造方法において、前記一対の基板の液晶駆動用電極が設けられた各対向面側に液晶配向膜が形成されたことを特徴とする。
【００１４】
〔５〕：上記〔１〕乃至〔４〕のいずれかに記載の液晶素子の製造方法において、前記液晶セルへの液晶の封入が真空環境下で行われることを特徴とする。
【００１５】
〔６〕：上記〔１〕乃至〔５〕のいずれかに記載の液晶素子の製造方法において、工程で加熱用電極に電圧を印加して加熱する液晶セルの温度が、前記液晶が流動性を示す温度以上であることを特徴とする。
【００１６】
〔７〕：上記〔１〕乃至〔６〕のいずれかに記載の液晶素子の製造方法において、前記（ｃ）工程で液晶を液晶セルの空隙に注入後、徐冷する工程を導入することを特徴とする。
【００１７】
〔８〕：上記〔７〕に記載の液晶素子の製造方法記において、前記除冷する工程は、降温速度が、１℃／ｍｉｎ以下であることを特徴とする。
【００１８】
〔９〕：上記〔１〕乃至〔８〕のいずれかに記載の液晶素子の製造方法において、前記（ｄ）工程において液晶注入口を封止するために用いられる封止材料が紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする。
【００１９】
〔１０〕：上記〔１〕乃至〔９〕のいずれかに記載の液晶素子の製造方法において、前記駆動用電極と加熱用電極を形成する材料が同じであることを特徴とする。
【００２０】
〔１１〕：上記課題は、表面にそれぞれ液晶駆動用電極を有する一対の基板が互いに間隔を空けて対向配置されるとともに該対向配置された基板の周辺部がシール材料で接合された液晶セルに液晶を封入してなる液晶素子であって、
前記液晶セルは； 
前記基板の少なくとも一方の表面には、液晶駆動用電極の形成領域以外の場所に予め設定された抵抗値を有する加熱用電極が設けられ、
前記液晶駆動用電極及び加熱用電極は、外部接続用取り出し電極部を基板の一端面上に有し、該各電極部が形成された基板の一端面は外部電源と接続可能に前記シール材料で接合された周辺部よりも外部に露呈配置され、
前記加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上の近傍に位置するシール材料に少なくとも１個の液晶注入口が設けられた構造を有することを特徴とする液晶素子により解決される。
【００２１】
〔１２〕：上記〔１１〕に記載の液晶素子において、前記加熱用電極を液晶素子動作時の加熱用電極として用いることを特徴とする。
【００２２】
〔１３〕：上記課題は、表面にそれぞれ液晶駆動用電極を有する一対の基板が互いに間隔を空けて対向配置されるとともに該対向配置された基板の周辺部がシール材料で接合された液晶セルに液晶を封入してなる液晶素子の製造方法に用いられる液晶封入装置であって、
前記液晶セルは； 
前記基板の少なくとも一方の表面には、液晶駆動用電極の形成領域以外の場所に予め設定された抵抗値を有する加熱用電極が設けられ、
前記液晶駆動用電極及び加熱用電極は、外部接続用取り出し電極部を基板の一端面上に有し、該各電極部が形成された基板の一端面は外部電源と接続可能に前記シール材料で接合された周辺部よりも外部に露呈配置され、
前記加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上の近傍に位置するシール材料に少なくとも１個の液晶注入口が設けられた構造を有し、
前記装置は；
内部圧力を制御する手段を備えた減圧可能な容器と、
該容器内に少なくとも、液晶セルを固定する手段と、
液晶注入口近傍に位置する加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上に液晶を塗布する手段と、
加熱用電極の外部接続用取り出し電極部に電圧を印加するための接続手段と、
加熱用電極を介して加熱された液晶セルの温度を検知する温度検知手段と、
減圧下に液晶を液晶セルの空隙に注入後、液晶注入口を封止材料で封止する封止手段と、
が配備され、別途配設される液晶セルの加熱温度を制御する温度制御手段と連結構成されてなることを特徴とする液晶封入装置により解決される。
【００２３】
〔１４〕：上記〔１３〕に記載の液晶封入装置において、液晶素子の製造に用いる方法が〔１〕乃至〔１０〕のいずれかに記載の液晶素子の製造方法であることを特徴とする。
【００２４】
〔１５〕：上記〔１３〕または〔１４〕に記載の液晶封入装置において、前記温度制御手段が、温度検知手段により検知された温度を基に接続手段を介して加熱用電極に電圧を印加して温度制御するものであることを特徴とする。
【００２５】
〔１６〕：上記〔１３〕乃至〔１５〕のいずれかに記載の液晶封入装置において、前記封止手段が、封止材料を液晶注入口に塗布する封止材料塗布手段と塗布された封止材料を硬化する封止材料硬化手段から構成されていることを特徴とする。
【００２６】
〔１７〕：上記課題は、〔１１〕または〔１２〕に記載の液晶素子を用いて電場により偏光スイッチング可能に構成したことを特徴とする液晶偏光変換素子により解決される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の液晶素子の製造方法によれば、液晶注入口近傍に位置する加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上に液晶を塗布し、液晶注入時に液晶を直接加熱することが可能であり、例えば、基板をガラス製、電極部の電極材料をＩＴＯとすれば、ＩＴＯに対する液晶の濡れ性が基板に対して高いため、液晶は選択的に電極部上に広がり液晶セルの空隙に効率よく注入（真空注入法や毛細管法等）される。これにより、液晶の注入を低コストで行うことができるとともに、必要な液晶量を無駄なく抑えてコスト低減を図ることができる。
本発明の液晶素子によれば、本発明の製造方法によりコスト低減が図られるとともに、液晶注入工程で使用する加熱用電極を液晶素子動作時の加熱用電極として用いることができるため、液晶素子の動作時における外部雰囲気が低温であっても良好な応答速度を示す。
本発明の液晶素子は、電界制御によって偏光回転の切換えが可能であり、例えば、液晶光学素子を偏光板や位相差等で挟む構成とすれば明暗表示が実現でき、また、偏光分離素子を配置することで光路切り換えが実現できる。液晶として強誘電性液晶を用いれば、高速応答（数十μsec〜数百μsec）が可能である。
本発明の液晶封入装置によれば、減圧可能な容器中において、所定温度に制御された液晶セルの空隙に液晶が減圧下で注入されるため、液晶の粘度低下により空隙への注入速度が増大し、また、気泡等を含むことが全くなく安定した品質の液晶素子が生産性良く製造される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
前述のように本発明における液晶素子の製造方法は、表面にそれぞれ液晶駆動用電極を有する一対の基板が互いに間隔を空けて対向配置されるとともに該対向配置された基板の周辺部がシール材料で接合された液晶セルに液晶を封入してなる液晶素子の製造方法であって、
前記液晶セルは； 
前記基板の少なくとも一方の表面には、液晶駆動用電極の形成領域以外の場所に予め設定された抵抗値を有する加熱用電極が設けられ、
前記液晶駆動用電極及び加熱用電極は、外部接続用取り出し電極部を基板の一端面上に有し、該各電極部が形成された基板の一端面は外部電源と接続可能に前記シール材料で接合された周辺部よりも外部に露呈配置され、
前記加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上の近傍に位置するシール材料に少なくとも１個の液晶注入口が設けられた構造を有し、
前記液晶の封入は、少なくとも下記工程；
（ａ）前記液晶注入口近傍に位置する加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上に液晶を塗布する工程、
（ｂ）前記加熱用電極に電圧を印加して液晶セルを加熱する工程、
（ｃ）液晶を液晶セルの空隙に注入する工程、
（ｄ）液晶注入口を封止材料により封止する工程、
を含むプロセスにより行われることを特徴とするものである。
以下、本発明において液晶を封入する液晶素子筐体、いわゆる、液晶素子用セルを「液晶セル」と呼称し、液晶セルに液晶を封入したものを「液晶素子」と呼称する。
【００２９】
液晶素子の製造方法においては、液晶セルの液晶注入口が外部接続用取り出し電極部上に在ることで、液晶注入時に液晶を直接加熱することが可能であり効率よく注入することができる。また、外部接続用取り出し電極部（例えば、ＩＴＯ）上は、液晶の濡れ性が基板（例えば、ガラス）に較べて高いため、液晶が選択的に外部接続用取り出し電極部上に広がり液晶注入口から液晶セル空隙に注入されやすい。つまり、液晶が外部接続用取り出し電極部以外の部分に行きにくく、注入に必要な液晶量を抑制することができる。したがって、本発明の液晶素子の製造方法により、液晶の注入を効率的に低コストで行うことができ、液晶量を無駄なく必要な量に抑えてコスト低減を図ることができる。
【００３０】
以下本発明の実施の形態について説明する。
本発明の液晶素子は上記本発明の液晶素子の製造方法により作製されるものである。
図１の概略断面図に、本発明の液晶素子の製造方法により作製される液晶素子の基本となる一般的な構成例を示す。
図１において、表面にそれぞれ液晶駆動用電極１２を有する一対の基板１１が互いに所定の間隔を空けて対向配置されている。また、一対の基板の液晶駆動用電極１２が設けられた各対向面側（界面）には液晶を配向させるための液晶配向膜（配向材）１３が形成されている。そして、液晶駆動用電極１２と配向材１３が設けられて対向配置された基板の周辺部がシール材料１４で接合されて液晶セルを形成している。液晶セルには、シール材１４により、所望の間隔（ギャップ）を空けて挟持された空間（空隙）が形成されるので、この空隙に液晶１５を封入させて液晶素子が構成されている。
【００３１】
本発明においては、前記液晶としては室温で流動性を示さない液晶であることが好ましく、また強誘電性液晶であることが好ましい。
つまり、本発明に用いる液晶セルには、後述のように基板の少なくとも一方の表面に加熱用電極が配設されているので室温で流動性を示さない液晶であっても加熱により粘度が下がり、液晶注入口から液晶セル空隙に効率良く注入することができる。また、後述のように強誘電性液晶を用いれば、光変換用（例えば、シャッター、光変調等）として応用できる液晶素子が効率良く製造される。すなわち、本発明の液晶素子を用いることにより、種々の機能（シャッター機能や、光変調機能等）を有する素子として用いることができる。以下に、後述する実施例で作製する強誘電性液晶素子（表面安定化強誘電性液晶素子）を例に説明する。
図２に、本発明における表面安定化強誘電性液晶素子を説明するための模式図を示す。
図２において、符号２１、Ｎは液晶分子の平均的な配向方向を、符号２２ａ（＋Ｅ）、２２ｂ（-Ｅ）は素子に印加する電場の方向を、符号２３ａ、２３ｂは液晶分子を、符号２４ａ、２４ｂは液晶分子の自発分極の方向を、それぞれ表し、符号２５（点線）はスメクチック相が示す層構造をそれぞれ表す。
通常カイラルスメクチックＣ相は、層法線方向を螺旋軸として、自発分極を打ち消すように、液晶分子が螺旋構造を取るが、ヘリカル構造を抑制可能なセルギャップを制御すると、図２に示すように、理想的にはスメクチック相の層の法線方向からそれぞれθだけ液晶分子が傾いた状態で安定状態を取る。また、この層法線方向は、適当な布でこすった方向(ラビング)に向く。この時、自発分極２４ａ、２４ｂを紙面手前方向に向けた状態と逆方向に向けた二種類の安定状態にある液晶分子２３ａ、２３ｂが存在する。この素子に紙面に垂直な方向のある強度以上の電場２２ａ、２２ｂを印加すると、その電場方向に自発分極を向けた一方の安定状態を取る。また、逆方向の電界をかけた場合、もう一方の安定状態に切り替わる。これにより、ある直線偏光が感じる屈折率異方性(Δｎ)が切り替わるため、シャッターや光変調素子として用いることができる。
【００３２】
図１では、本発明の液晶素子の製造方法により作製される液晶素子の基本となる一般的な構成例を示したが、図３に本発明における液晶素子の製造方法により作製される液晶素子の一構成例（図３ａ正面図、側面図、基板３１ｂ側上面図）を示す。
図３（ａ）は素子を正面から見た断面を示す図（正面図）、図３（ｂ）は素子を側面から見た断面を示す図（側面図）である。図３（ｃ）は下基板（基板３１ｂ側）に設けられた電極パターンを上面から見た断面を示す図（基板３１ｂ側上面図）である。なお、図３（ｃ）は、図３（ａ）（ｂ）を正確に投影した図ではなく、あくまでも説明のための概略図である。このためシール材料と外部接続用取り出し電極部との位置関係が必ずしも一致していない。
【００３３】
図３において、基板３１ａ、３１ｂにそれぞれ液晶を駆動するための電極として液晶駆動用電極（略、駆動用電極）３２ａ、３２ｂが形成されており、それぞれ対向するように設置される。なお、基板３１ａ、３１ｂ、駆動用電極３２ａ、３２ｂ、加熱用電極３３、液晶配向膜３４、シール材料３５等により、液晶セル３７が構成されている。液晶セルの空隙に液晶３６が封入される。
基板としては、特に限定されず、例えば、ガラス基板、Ｓｉ基板やプラスチックフィルム等が挙げられる。本発明の液晶素子において特に限定しないが、一例としてガラス基板の寸法を示すと、ガラス基板（例えば、厚さ１．１ｍｍｔ）の一辺の長さは数ｍｍ乃至数十ｍｍ程度で、例えば２０ｍｍ角程度である。また液晶の駆動部分は、例えば８ｍｍ角程度である。
また、駆動用電極の材料としては、特に限定されず、例えば、金属電極やＩＴＯ電極などが挙げられる。
【００３４】
さらに、駆動用電極３２ｂの外側に、駆動用電極３２ｂとは独立した加熱用電極３３（以下、「ヒーター用電極」と略称することがある。）を設置した。
図３においては、下基板（基板３１ｂ）側にのみヒーター用電極を形成しているが、上基板（基板３１ａ）側に形成してもよく、また両基板に形成してもよい。また、電極パターンに関しても一例であって、パターンの形状配置等はこれに限ったものではない。
ヒーター用電極としては、所定（所望）の抵抗値の電極であれば何れでもよく、駆動用電極と同じ材料、同じ厚みであることが好ましい。駆動用電極と加熱用電極を形成する材料が同じであれば、両方の電極を同時に形成することができて製作コストを抑制することができるため好ましい。ヒーター用電極の表面抵抗は基板の構成、液晶材料等により決まるものであり、適宜選択されるが、例えば、１００Ω/□程度の電極を用いることができる。
駆動用電極、及びヒーター用電極は、各電極から導出された外部接続用取り出し電極部を基板の一端面上に有する。そして、これらの各電極部が形成された基板の一端面は外部電源と接続可能に前記シール材料で接合された周辺部よりも外部に露呈配置される。外部電源と接続可能とは、外部制御手段との接続も含む。
【００３５】
基板３１ａ及び基板３１ｂの駆動用電極が設けられた各対向面側の表面に、液晶配向膜３４が形成される。ここで、液晶配向膜としては、有機化合物系配向膜（例えば、ポリイミド配向膜）、無機ハイブリット配向膜、ＳｉＯｘ等の無機系配向膜等でもよい。また、液晶が配向すれば特に配向膜は形成しなくても構わない。
例えば、基板表面にポリイミド配向膜を形成する場合には、ポリアミック酸溶液をスピンコートにより塗布した後、約１８０℃の温度で加熱（イミド化処理）してポリイミド膜を形成し、これを適当な布で一方向にこする（以下ラビング、方向をラビング軸Ｒとする）ことにより得ることができる。このポリイミド配向膜により液晶を配向させることができる。液晶配向膜を形成（所望のラビング軸を有するように処理）することによって、確実かつ所定の方向に液晶を配向させることができ、偏光や応答性などの設計要求に対して対応することができる。
【００３６】
前記対向配置された一対の基板の周辺部をシール材料により接合して液晶セルが形成される。この接合の際、シール材料を、図３（ｃ）に示すように、液晶注入口３８がヒーター用電極の外部接続用取り出し電極部上の近傍に来るように配置し、対向配置された基板の周辺部に塗布してシールする。なお、限定する方法ではないがシール材料中に予めギャップ材(例えば、シリカ球等)を混入させておき、シール材料により一対の基板を接合する時に基板間の間隔を所定の寸法に調製することができる。
図３（ｃ）においては便宜上、紙面左側の外部接続用取り出し電極部上の近傍に液晶注入口（注入口）を形成したが、紙面右側に形成してもよく、また両方に形成してもよい。例えば、液晶セルへの液晶の封入が真空環境下（真空注入法）で行われる際に、液晶は前記外部接続用取り出し電極部上の注入口付近に塗布される。なお、毛細管法により液晶の注入を行う場合には注入口を２箇所設ける必要があるが、１箇所は液晶が注入された後で動作機能に支障を及ぼさない場所であればいずれでもかまわない。
【００３７】
図３(ｂ)に示すように、上下一対の基板の一端面上に形成された外部接続用取り出し電極部が、シール材料で接合された周辺部よりも外部に露呈配置、すなわち一方の基板の相対する面に重ならず、外部にはみ出すように一対の基板が貼り合わされる。これにより、各電極の外部接続用取り出し電極部が外部電源と容易に接続可能となる。
前述のように一対の基板は互いに所定（所望とする設計）の間隔（ギャップ）を空けて対向配置されるが、ここでは所望のギャップを得るために、シール材料にギャップ材を混入して貼り合せる例を示したが、これに限ったものではなく、基板上に柱を形成したり、均一にギャップ材を散布する等を行ってもよい。
また、図３（ｂ）では外部に露呈配置される上下の外部接続用取り出し電極部３２ａ、３２ｂ、３３を液晶セルの両方向に配置したが、これに限るものではない。例えば、上下基板を銀ペーストや異方性導電材等で導通させる等して外部接続用取り出し電極部を片側に配置してもよい。
【００３８】
上記により作製された液晶セルに液晶を注入することにより液晶素子とされるが。液晶の注入方法は限定されるものではなく、例えば、後述するような液晶封入装置を用いて真空環境下で注入することができる。
液晶としては、室温で流動性を示さないものであれば何れでもよく、強誘電性液晶が好ましく用いることができる。室温で流動性を示さない液晶の例としては強誘電性液晶（例えば、フェニルピリミジン系）のほか、反強誘電性液晶やコレステリック液晶等が挙げられる。
【００３９】
前述のように液晶セルへの液晶の封入方法は特に限定されるものではなく、例えば、真空環境下で行われる真空注入法、あるいは毛細管現象を利用した注入法（毛管注入法）などが適用できる。
本発明の液晶封入装置は、表面にそれぞれ液晶駆動用電極を有する一対の基板が互いに所定の間隔を空けて対向配置されるとともに該対向配置された基板の周辺部がシール材料で接合された液晶セルに液晶を封入してなる液晶素子の製造方法に用いられる液晶封入装置であって、
前記液晶セルは； 
前記基板の少なくとも一方の表面には、液晶駆動用電極の形成領域以外の場所に所定の抵抗値を有する加熱用電極が設けられ、
前記液晶駆動用電極及び加熱用電極は、外部接続用取り出し電極部を基板の一端面上に有し、該各電極部が形成された基板の一端面は外部電源と接続可能に前記シール材料で接合された周辺部よりも外部に露呈配置され、
前記加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上の近傍に位置するシール材料の所定箇所に少なくとも１個の液晶注入口が設けられた構造を有し、
前記装置は；
内部圧力を制御する手段を備えた減圧可能な容器と、
該容器内に少なくとも、液晶セルを固定する手段と、
液晶注入口近傍に位置する加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上に液晶を塗布する手段と、
加熱用電極の外部接続用取り出し電極部に電圧を印加するための接続手段と、
加熱用電極を介して加熱された液晶セルの温度を検知する温度検知手段と、
減圧下に液晶を液晶セルの空隙に注入後、液晶注入口を封止材料で封止する封止手段と、
が配備され、別途配設される液晶セルの加熱温度を所定温度に制御する温度制御手段と連結構成されてなることを特徴とするものである。
【００４０】
本発明の液晶封入装置構成によれば、減圧可能な容器中において、予め液晶注入口を液晶で完全に塞いだ後、液晶セルに設けた加熱用電極の加熱により液晶の粘度が下がるため、減圧によって所定温度に制御された液晶セルの空隙に液晶が注入される。すなわち、液晶の粘度低下により空隙への注入速度が増大し、また、気泡等を含むことが全くなく安定した品質の液晶素子が生産性良く製造される。液晶が流動性を示す温度以上に加熱されれば、液晶を液晶注入口から液晶セル空隙に容易に効率良く注入することができる。
【００４１】
以下、真空環境下で行われる真空注入法を例に、本発明の液晶封入装置の動作及び構成を示す。図４は、本発明の液晶封入装置の概略構成を示す模式図である。
すなわち、本発明の液晶封入装置４０は、内部圧力を制御する手段（圧力制御手段４１）を備えた減圧可能な容器（減圧容器４２）と、減圧容器４２に少なくとも、液晶セル４９を固定する手段（チャッキング手段４３）と、液晶注入口近傍に位置する加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上に液晶を塗布する手段（液晶塗布手段４４）と、加熱用電極の外部接続用取り出し電極部に電圧を印加するための接続手段４５と、加熱用電極を介して加熱された液晶セルの温度を検知する温度検知手段４６と、減圧下に液晶を液晶セルの空隙に注入後、液晶注入口を封止材料で封止する封止手段４７［封止材料塗布手段４７ａ、及び封止材料硬化手段４７ｂ］と、が配備され、別途配設（図４では減圧容器外に配設）される液晶セルの加熱温度を所定温度に制御する温度制御手段４８と連結構成されている。
【００４２】
本発明の液晶封入装置は、本発明の液晶素子の製造方法、すなわち、（ａ）前記液晶注入口近傍に位置する加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上に液晶を塗布する工程、（ｂ）前記加熱用電極に電圧を印加して、いわゆる通電して液晶セルを所定温度に加熱する工程、（ｃ）液晶を液晶セルの空隙に注入（充填）する工程、（ｄ）液晶注入口を封止材料により封止する工程、を実施可能に構成されている。
液晶塗布手段４４による液晶の塗布、及び封止手段４７ａによる封止（封止材料塗布手段４７ａ）の工程ではそれぞれのディスペンサに各材料を充填し、必要量滴下する方法が望ましい。
また、液晶注入口の封止材料としては、液晶セルの空隙に注入された液晶の特性に影響を与えることなく、長時間の液晶素子動作においても漏洩したりせず完全に封入できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＵＶ硬化タイプ（紫外線硬化型樹脂）の材料や、熱硬化タイプや２成分タイプのもの等でもよい。
紫外線硬化型樹脂を用いれば、光源（例えば、ＬＥＤ）から紫外線を照射するだけで短時間で硬化し、液晶注入口を封止できる。装置構成や製造工程が簡便であり、製造コストを抑制できる。
また、液晶の液晶塗布手段であるディスペンサとしては、温度制御可能なものであることが好ましく、温度制御可能な温度が、液晶が流動性を示す温度以上であるものが更に好ましい。
【００４３】
図４では減圧可能な容器（減圧容器４２）内で液晶、及び封止材を塗布している例を示しているが、これに限定されるものではなく、減圧容器以外の別の場所で塗布を行い減圧容器に搬送して、液晶の注入処理、及び液晶注入口の封止処理を行ってもよい。しかし、コンタミ等が混入する可能性があるので、同じ装置（減圧容器４２）内で処理を行った方が好ましい。
【００４４】
液晶セル４９を固定する手段（チャッキング手段４３）、すなわち基板を固定する手段としては、機械的な固定や、真空吸着、静電吸着等を用いることができる。ただし、本実施の形態で説明するような液晶封入装置においては減圧下で液晶の注入を行うため、機械的な固定や静電吸着を用いるのが好ましい。
また、外部接続用取り出し電極部に電圧を印加するための接続手段４５としては、バネ電極等が好ましい。また、液晶セル基板端面上の電極部に直接接続するのではなく、製造された液晶素子を使用する際に使用するリード線と接続する方法でもよい。液晶セルの温度を検知する温度検知手段４６としては、熱電対や、放射温度計、抵抗温度計等が用いられる。図４では液晶セルとは分離してチャッキング手段４３側に温度検知手段を設けているが、液晶セル中に温度検知手段を形成してもよい。
液晶注入口の封止材料としてＵＶ硬化タイプ（紫外線硬化型樹脂）の材料を用いる場合には、封止材料硬化手段４７ｂが用いられる。封止材料を硬化する手段としては、例えば、紫外線照射が可能な光源（例えば、ＬＥＤ）が用いられる。
【００４５】
温度制御手段４８としては、例えば、電圧制御手段が用いられ、単純に可変抵抗を用いたものや、パルス印加可能でそのパルス高さやパルス幅を温度によって制御する手段を備えた電圧印加装置等であれば何れでもよい。
温度制御手段４８が、温度検知手段４６により検知された温度を基に接続手段４５を介して加熱用電極に所定の電圧を印加して温度制御するものであることが好ましい。これにより、精度よく所定温度に制御でき、品質の安定性を維持することができる。
また、内部圧力を制御する圧力制御手段４１としては、真空ポンプ及びポンプを制御する電源、リークバルブを備えたものであれば特に制限はなくいずれでもよい。
【００４６】
次に、図４に示した液晶封入装置における実際の動作について工程フローに沿って説明する。図５の工程フロー図に液晶封入装置を用いて液晶を液晶セルに封入するプロセスの例（図５ａ：パターン１、図５ｂ：パターン２）を示す。
図５（ａ）においては、上述した液晶セル４９を減圧容器４２内に設置し、外部の温度制御手段４８と液晶セルの外部接続用取り出し電極部を接続する。次に、注入口が形成されたシール材の近傍に在る加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上に、液晶塗布手段４４のディスペンサを用いて液晶を塗布し、減圧容器内を減圧する。
ここで、液晶塗布のタイミングに関して、本実施の形態では（本実施例）では液晶セルをセットした後に液晶を塗布しているが、液晶セルをセットする前に予め液晶を塗布しておき、減圧容器内にセットする方法でもよい。また、図５（ｂ）(パターン２)に示すように、容器内を減圧した後に液晶を塗布（例えば、滴下により塗布）してもよい。
【００４７】
図５（ｂ）（パターン２）の工程フローにおいては、液晶塗布後に液晶セルを加熱しているが、この順番に限ったものではなく、液晶セルを加熱後に液晶を塗布してもよい。また、この場合減圧工程と同時に液晶セルを加熱してもよい。例えば、減圧容器内を０．１Ｔｏｒｒまで減圧した後、液晶セルを１００℃以上になるまで加熱する。加熱により、液晶の粘度が低下し、流動性を示して広がって行く。
ただし、液晶が塗布される加熱用電極の外部接続用取り出し電極部〔例えば、ＩＴＯ電極〕と、外部接続用取り出し電極部が形成される基板〔例えば、ガラス製の基板〕の表面濡れ性（接触角）が異なり（ＩＴＯとガラス面の水に対する接触角は、それぞれ１度と５．５度である。）差があるため、図６の模式図に示すように、ガラス基板面には液晶が広がらず、加熱用電極の外部接続用取り出し電極部〔ＩＴＯ電極〕にのみ液晶が広がり、液晶注入口から液晶を液晶セルの空隙に注入することができる。このため、液晶の無駄な広がりを防ぐことができ、液晶量を抑制することが可能である。
なお、図６中、符号６１はガラス面、６２はＩＴＯ面、６３は液晶、６４はシール材料、６５は注入口を示す。
【００４８】
つまり、加熱用電極の外部接続用取り出し電極部上で液晶が十分に広がり液晶注入口を外部から完全に塞いだ後、減圧容器内を大気圧に開放する。大気圧に開放することによって、液晶セルの空隙の圧力よりも、外圧の方が大きくなるため、液晶は素子内へ注入される。注入が完了したら、加熱制御を止めて液晶が注入された液晶セル（液晶素子）を冷却し、液晶素子が室温に戻った後に封止手段４７により液晶注入口を封止材料で封止する。
【００４９】
図４の液晶封入装置においては、封止材料塗布手段４７ａにより液晶注入口に封止材料（例えば、紫外線硬化型樹脂）を塗布し、封止材料硬化手段４７ｂ（例えば、紫外線照射装置：ＵＶ光照射装置）で硬化する。すなわち、封止材料塗布手段４７ａにより液晶注入口を封止材料で塞ぎ、封止材料硬化手段４７ｂにより封止材料を硬化させ液晶を封入する。封止材料硬化手段による紫外線硬化型樹脂の硬化条件としては、例えば、ＵＶ光を１Ｊ／ｃｍ2程度で照射し硬化させることができる。封止手段として、封止材料塗布手段４７ａ（ディスペンサー）と封止材料硬化手段４７ｂ（紫外線照射光源）を設置するのは簡便であり、短時間処理により確実に液晶注入口を封止できて製造コストが抑制できる。
なお、図５（ａ）、（ｂ）の工程フロー図に示すように、減圧容器内での液晶セルへの液晶封入処理の後に、別装置により液晶封入素子を加熱処理することができる。
例えば、減圧容器内での封入処理後に、液晶封入素子をオーブンやホットプレート等の別の加熱装置に搬送し、液晶が等方相を示す温度まで再加熱をし、室温になるまで徐冷する（例えば、降温レート１℃/ｍｉｎ）。これに各導線を取り付けて液晶素子とする。作製された液晶素子は、素子内に気泡が無く、また配向状態も良好である。
【００５０】
前述の本発明の製造方法により液晶セルに液晶を封入して作製される液晶素子は製造プロセスが簡便で無駄がないことからコスト低減が図れる。また、本発明の液晶素子を用いることにより光変調素子、例えば、電場により偏光スイッチング可能に構成することで液晶偏光変換素子として応用することができる。後述のように本発明の液晶素子は、電界制御によって偏光回転の切換えが可能な構成とすることができる。すなわち、本発明の液晶素子を用いることにより、電場により偏光スイッチング可能な光学特性に優れ、製造コストが抑制された光学素子を得ることができる。液晶として強誘電性液晶を用いれば、高速応答が可能である。
以下、前記により作製された本発明の液晶素子を用いた光変調素子、特に偏光回転素子(半波長板)として応用した場合について説明する。
図７は、本発明の液晶素子を用いた偏光回転素子における偏光原理を説明するための模式図である。
図７において、Ｒはラビング方向（基板に形成された液晶配向膜に施される摩擦方向）、Ｅは印加される電場の方向を表す。電場が紙面奥側から手前側を向いている時を＋Ｅ、紙面手前側から奥側を向いている時を−Ｅとする。また、ここで用いる液晶は強誘電性液晶で、そのコーン角が４５度であることが好ましい。また、液晶層の厚さ(セルギャップ)ｄは入射光の波長λと、液晶材料のその波長における屈折率異方性Δｎによって決まり、下記式（１）を満たすように決定する。
ｄΔｎ＝λ／２    …（１）
【００５１】
ここで、入射偏光の電場の方向は、液晶層において液晶がとる２つの安定状態にある分子配向（液晶分子配向）のうち、どちらか一方の安定状態における液晶分子の短軸方向、もしくは長軸方向と対応するように調整配置する必要がある。
ここでは、印加電場が＋Ｅの時の配向状態が入射偏光の電場の方向（以下、「偏光方向」と表現する）が液晶分子の短軸方向となるように、所望の軸を設定する。
上述の通り、液晶のコーン角が４５度のものを用いることから、電場での液晶の反転中心軸を偏光方向から６７.５度傾けた方向に設定すればよい。そこで、その方向にラビング軸Ｒを調整した。＋Ｅの電界が印加されている状態では、入射偏光の感じる屈折率異方性は０であるため、出射偏光の偏光方向は変わらない。次に、−Ｅとした場合、液晶分子の配向方向が、４５度となるため、半波長板の条件が成立し、出射偏光は入射偏光から略９０度回転した偏光方向となる。
すなわち、電界制御により、偏光回転の切換えが実現でき、液晶光学素子を偏光板や位相差等で挟むことで、明暗表示が実現できる。また、液晶光学素子の透過後に偏光分離素子を配置することで光路切り換えが実現できる。このような強誘電性液晶はネマチック液晶に比べて非常に速い応答性を示すため、偏光回転切り換えに要する応答速度は数十μsec〜数百μsecと高速応答である。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により制約を受けるものではない。
【００５３】
（実施例１）
本発明の製造方法に準拠し、下記液晶封入装置を用い、下記液晶セルに液晶を封入して液晶素子を作製した。なお、この液晶素子は光変調可能に構成したものである。
液晶セル、液晶、液晶封入装置、液晶素子の製造方法（プロセス）における条件等は以下のようである。
＜液晶セル＞
図３に示した液晶セル構成とした。
・基板：ガラス基板（厚さ１．１ｍｍｔ；２０ｍｍ角程度、液晶の駆動部分８ｍｍ角程度）
・液晶駆動用電極及び液晶駆動用電極の外部接続用取り出し電極部：ＩＴＯ
・加熱用電極及び加熱用電極の外部接続用取り出し電極部：ＩＴＯ
・液晶配向膜：ポリイミド化合物からなる液晶配向膜（厚み０．０６μｍ）；ガラス基板の液晶駆動用電極が形成された領域にポリアミック酸溶液をスピンコートにより塗布した後、約１８０℃の温度で加熱（イミド化処理）してポリイミド膜を形成した。これを適当な布で一方向（図７に示すようなラビング軸Ｒ方向）にこすり（ラビング）液晶配向膜を形成した。
・シール材料：（ワールドロック７１７：共立化学社製）に２．０μｍのギャップ材(シリカ球)を５ｗｔ％の濃度で混入させたものを使用
・液晶注入口：紙面左側の外部接続用取り出し電極部上の近傍に一箇所形成
・液晶注入口の封止材料：ＵＶ硬化タイプの材料（紫外線硬化型樹脂）を使用
＜液晶＞
・室温で流動性を示さないフェニルピリミジン系の強誘電性液晶を使用（なお、後述の液晶偏光変換素子とするため、コーン角が４５度のものを使用）
＜液晶封入装置＞
図４に示した液晶封入装置構成とした。
・温度検知手段：チャッキング手段４３側に配置
・封止材料硬化手段：ＬＥＤ光源を使用
＜液晶素子の製造方法（プロセス）＞
図５ａに示したパターン１に準拠して液晶素子を作製
＜液晶素子；液晶偏光変換素子＞
図７に示した偏光原理を実現可能な構成とした。
・製作した液晶素子は、図７に示すような液晶がとる２つの安定状態にある分子配向（液晶分子配向）のうち、どちらか一方の安定状態における液晶分子の短軸方向、もしくは長軸方向と対応するように調整配置し、液晶偏光変換素子として機能可能に構成した〔前述の式（１）〔ｄΔｎ＝λ／２〕を満たすように、液晶層の厚さ(セルギャップ)ｄ、入射光の波長λ、当該波長における屈折率異方性Δｎなどを決定〕。
【００５４】
上記により作製した液晶素子（液晶偏光変換素子）を用いて、偏光の回転効率と応答速度について測定した。
偏光の回転効率に関しては、図８の概略構成図に示す測定系を用いて測定した。
図８において、符号８１は波長７８０ｎｍの半導体レーザー、８２、８３はそれぞれ偏光子、検光子、８４は前述の液晶素子、８５はパワーメータ、８６は素子駆動用の交流電源、８７は熱電対、８８は素子のヒーター電極と接続された電圧印加、制御装置を示している。
偏光方向が紙面垂直方向に向くように偏光子を設定し、その方向に、一方の安定状態における液晶分子の短軸方向が向くように液晶素子を調整した。検光子８３を回転させることにより、紙面垂直方向と、紙面に平行な方向の偏光が透過できるようにし、液晶素子に、±２０Ｖ／ｍｍの電場を印加し、パワーメータを用いて、明部の透過光強度(＋２０Ｖ／ｍｍの時は紙面垂直方向の偏光、−２０Ｖ／ｍｍの時は紙面平行方向の偏光)を測定した。その結果どちらも同等の透過光強度を得た。
次に、熱電対８７で温度を検知しながら、電圧印加装置８８でパルス電圧をヒーター電極に加えて、素子が４０℃、６０℃となるように温度制御をし、同様の測定を行った。その結果、いずれの温度においてもどちらの偏光に関しても同等の透過光強度を得た。
【００５５】
次に、図９の概略構成図に示す測定系を用いて応答速度を測定した。
符号９５がフォトダイオード、９６が波形発生装置、９９がアンプ、９１０がオシロスコープであること以外は図８の測定系と同様である。
検光子９３の方向を紙面垂直状態として固定し、液晶素子に周波数４ｋＨｚ、±２０Ｖ／ｍｍの矩形波信号を入力して測定を行った。信号の切り替わり時間を基準として、透過率の最大値に落ち着くまでの時間を応答速度としたところ、室温で１５ミリ秒という高速応答を得た。次に、前述したのと同様に温度制御しながら応答速度を測定した。測定温度は４０℃、６０℃である。測定結果（応答速度の温度依存性）を図１０に示す。４０℃以上で１０ミリ秒を切る、非常に高速な応答を示した。
本発明の液晶素子においては、前記液晶注入工程（ｃ）で使用した加熱用電極を液晶素子動作時の加熱用電極として用いることができる。液晶注入工程で使用する加熱用電極を、液晶素子の動作時における加熱用電極として使用できることから使用環境が低温でも良好な応答速度で動作することができる。また、加熱用ヒーターを新たに設置する必要がなくコスト削減が図れる。
【００５６】
(実施例２)
実施例１において、液晶素子の製造方法（プロセス）を図１１ａのパターン１［詳細には図１１ａのパターン２］に示す工程フローに変えた以外は実施例１と同様の液晶セル、液晶、液晶封入装置により液晶素子（液晶偏光変換素子）を作製した。すなわち、実施例１との違いは、液晶注入後の液晶封入素子の徐冷を、加熱用電極を用いて制御しながら行うことにある。
徐冷速度を制御することにより、液晶の配向性が向上する。また、基板のゆがみ抑制にも有効であり、光学性能の向上を図ることができる。
本実施例の場合には、実施例１で行った別装置による再加熱装置を必要とせず、コスト削減ができる。また、再加熱しないため、例えば、基板のゆがみ等も発生せず、光学性能の高い素子を得ることができる。
具体的には、液晶セル（略、素子）加熱後に大気開放し、素子空隙に液晶の注入が十分行われてから、温度制御手段（電圧制御装置）を用いて降温レートが１℃／ｍｉｎ以下になるように徐冷した。４０℃程度で一度保持し、図１１ｂパターン２の工程フローに示すように温度を保持した状態で液晶注入口の封止材料を塗布し、同降温レートで徐冷を続けて素子が室温になった後に封止材料硬化手段（ＬＥＤ光源）により封止材料を硬化した。
高い温度に保持した状態で封止材料を塗布することにより、冷却による液晶の体積減少分を封止材料でキャンセルすることができ、波面収差の良い素子を得ることが可能である。
【００５７】
上記方法で作製した液晶素子（液晶偏光変換素子）について、実施例１と同様の方法で、偏光変換効率及び応答速度を測定した。どちらも実施例１と同等の結果が得られた。
【００５８】
上記評価結果からわかるように、本発明液晶素子の製造方法に準拠し、本発明の液晶封入装置を用いれば液晶の注入を低コストで行うことができ、必要な液晶量を抑えてコスト低減を図ることができる。本発明の製造方法により作製される液晶素子は、動作時の外部雰囲気が低温においても十分な応答速度を示すことから、種々の光変換素子として応用が可能である。例えば、強誘電性液晶を封入した液晶素子を用いて電場により偏光スイッチング可能に構成すれば応答速度の速い液晶偏光変換素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の液晶素子の製造方法により作製される液晶素子の基本となる一般的な構成例を示す概略断面図である。
【図２】本発明における表面安定化強誘電性液晶素子を説明するための模式図である。
【図３】本発明における液晶素子の製造方法により作製される液晶素子の一構成例を示す概略図である（図３ａ：正面図、３１ｂ：側面図、３１ｃ：基板３１ｂ上面図）。
【図４】本発明の液晶封入装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】液晶封入装置を用いて液晶を液晶セルに封入するプロセスの例を示す工程フロー図である（図５ａ：パターン１、図５ｂ：パターン２）。
【図６】接触角の違いによって液晶が選択的に加熱用電極の外部接続用取り出し電極部〔ＩＴＯ電極〕にのみ広がる様子を説明するための模式図である。
【図７】本発明の液晶素子を用いた偏光回転素子における偏光原理を説明するための模式図である。
【図８】実施例において偏光の回転効率を計測するために用いた測定系の構成図である。
【図９】実施例において応答速度を計測するために用いた測定系の構成図である。
【図１０】実施例１で作製した液晶素子（液晶偏光変換素子）を用いて測定された応答速度における温度依存性を示す図である。
【図１１】実施例２の液晶素子（液晶偏光変換素子）を作製したプロセスを示す工程フロー図である。
【符号の説明】
【００６０】
（図１の符号）
１１  基板
１２  液晶駆動用電極
１３  液晶配向膜（配向材）
１４  シール材料
１５  液晶
（図２の符号）
２２ａ  電場の方向（＋Ｅ）
２２ｂ  電場の方向（−Ｅ）
２３ａ、２３ｂ  液晶分子
２４ａ、２４ｂ  自発分極
２５  スメクチック相が示す層構造
（図３の符号）
３１ａ、３１ｂ  基板
３２ａ、３２ｂ  液晶駆動用電極（略、駆動用電極）
３３  加熱用電極
３４  液晶配向膜
３５  シール材料
３６  液晶
３７  液晶セル
３８  液晶注入口
３９  外部接続用取り出し電極部
（図４の符号）
４０  液晶封止装置
４１  圧力制御手段
４２  減圧容器
４３  チャッキング手段
４９  液晶セル
４４  液晶塗布手段
４５  接続手段
４６  温度検知手段
４７  封止手段
４７ａ  封止材料塗布手段
４７ｂ  封止材料硬化手段
４８  温度制御手段
（図６の符号）
６１  ガラス面
６２  ＩＴＯ面
６３  液晶
６４  シール材料
６５  注入口
（図８の符号）
８１  波長７８０ｎｍの半導体レーザー
８２  偏光子
８３  検光子
８４  液晶素子
８５  パワーメータ
８６  素子駆動用の交流電源
８７  熱電対
８８  電圧印加制御装置
（図９の符号）
９１  波長７８０ｎｍの半導体レーザー
９２  偏光子
９３  検光子
９４  液晶素子
９５  フォトダイオード
９６  波形発生装置
９７  熱電対
９８  電圧印加制御装置
９９  アンプ
９１０  オシロスコープ
【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８】
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【図９】
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【図１１】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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