(57)【要約】  本発明は、配向規制力の高い配向膜を形成する方法を提供する。また、光学特性と信頼性に優れた液晶光学素子および光ヘッド装置を提供する。本発明の方法では、微粒子と、該微粒子よりイオンビームによるエッチングレートの大きいマトリックス成分とを含む配向膜組成物を基板の上に塗布した後、この配向膜組成物に対して熱処理を行ってマトリックス成分の重合を進める。次いで、熱処理後の配向膜組成物からなる膜に斜めにイオンビームを照射して、イオンの入射方向に平行な溝を形成する。配向膜組成物は、微粒子を主成分とすることが好ましい。イオンビームに代えて、プラズマビームを照射してもよい。
2009001906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子と、該微粒子とイオンビームまたはプラズマビームによるエッチングレートの異なるマトリックス成分とを含む配向膜組成物を基板の上に塗布する工程と、
前記配向膜組成物に対して熱処理を行い前記マトリックス成分の重合を進める工程と、
前記熱処理後の配向膜組成物からなる膜に対して前記ビームを斜めに入射させることにより、該配向膜組成物からなる膜の表面に前記ビームの入射方向に平行または垂直な溝を形成する工程とを有することを特徴とする配向膜の製造方法。
【請求項２】
前記配向膜組成物は前記微粒子を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の配向膜の製造方法。
【請求項３】
前記マトリックス成分は前記微粒子よりエッチングレートが大きく、前記溝のピッチは前記微粒子の平均粒子径に略等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の配向膜の製造方法。
【請求項４】
前記マトリックス成分は、Ｃａ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｙ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｔａ、Ｔｉ、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＣｅＦ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＴｉＯ２またはＩＴＯを構成成分として含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配向膜の製造方法。
【請求項５】
微粒子と溶剤からなる配向膜組成物を基板の上に塗布する工程と、
前記配向膜組成物に対して熱処理を行い前記溶剤を除去する工程と、
前記熱処理後の配向膜組成物からなる膜に対してイオンビームまたはプラズマビームを斜めに入射させることにより、該配向膜組成物からなる膜の表面に前記ビームの入射方向に平行または垂直な溝を形成する工程とを有することを特徴とする配向膜の製造方法。
【請求項６】
前記溝のピッチは、前記微粒子の平均粒子径に略等しいことを特徴とする請求項５に記載の配向膜の製造方法。
【請求項７】
前記微粒子の平均粒子径は７０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の配向膜の製造方法。
【請求項８】
前記微粒子は、Ｃａ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｙ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｔａ、Ｔｉ、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＣｅＦ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＴｉＯ２またはＩＴＯからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の配向膜の製造方法。
【請求項９】
ＳｉＯ２からなる微粒子とテトラエトキシシランからなるマトリックス成分とを含む配向膜組成物を基板の上に塗布する工程と、
前記配向膜組成物に対して熱処理を行い前記マトリックス成分の重合を進める工程と、
前記熱処理後の配向膜組成物からなる膜に対してイオンビームまたはプラズマビームを斜めに入射させることにより、該配向膜組成物からなる膜の表面に前記ビームの入射方向に平行または垂直な溝を形成する工程とを有し、
前記配向膜組成物中に前記微粒子は、前記微粒子の質量と前記マトリックス成分のＳｉＯ２換算質量との合計量に対し４０質量％以上の割合で存在することを特徴とする配向膜の製造方法。
【請求項１０】
前記マトリックス成分は前記微粒子よりエッチングレートが速く、前記溝のピッチは前記微粒子の平均粒子径に略等しいことを特徴とする請求項９に記載の配向膜の製造方法。
【請求項１１】
前記微粒子の平均粒子径は７０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９または１０に記載の配向膜の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法により製造された配向膜を備えた液晶光学素子。
【請求項１３】
請求項１２に記載の液晶光学素子を有する光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配向膜の製造方法、液晶光学素子および光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
光ヘッド装置では、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ができる。【０００３】
光ヘッド装置としては、従来より、ビームスプリッタによって光ディスクからの反射光を検出部へ導くものが知られている。この方式によれば、半導体レーザから出射された光は、ビームスプリッタ、コリメータ、収差補正素子、波長板および対物レンズなどを透過した後、光ディスクに集光される。そして、光ディスクで反射された光は、再び対物レンズや液晶レンズ素子などを透過して、ビームスプリッタで反射された後、検出器に入射する。ここで、液晶レンズ素子は、入射光の偏光状態を変える他、光ディスクに設けられたカバー層の厚みに起因して発生する球面収差を補正する手段などとして用いられる。【０００４】
ところで、液晶レンズ素子などの液晶光学素子は、液晶層の初期配向状態並びに電圧印加時の動作状態および配向状態などによって、いくつかのモードに分類される。【０００５】
例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ；以下、ＴＮと称す。）モードは、誘電率異方性が正である液晶分子を用い、これを基板に対して概ね水平に配向させるとともに、上下の基板間で９０度捩れた状態となるようにしたものである。また、垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ；以下、ＶＡと称す。）モードは、誘電率異方性が負である液晶分子を用い、これを基板に対して概ね垂直に配向させたものである。【０００６】
このような液晶光学素子においては、電圧印加時の液晶の動作方向が均一となるようにするため、液晶層を挟持するそれぞれの基板の上に配向膜が形成されている。【０００７】
配向膜は、ポリイミドなどの有機材料を適当な溶剤に溶解し、これをスピンコート法などで基板の上に塗布して配向膜材料からなる膜とした後、この膜に対して配向処理を施すことによって形成される。【０００８】
配向処理の方法としては、従来よりラビング法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ラビング法は、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を配向させるものである。例えば、金属製で円柱状のラビングローラの表面にラビング布を巻きつけて固定し、配向膜材料からなる膜の上でラビングローラを移動させながら、適当な速度でラビングローラを回転させて、膜の表面をラビング布が擦るようにする。こうしたラビングのメカニズムは、ラビングによって形成された配向膜表面の溝に液晶分子が嵌まり込むことによると考えられている。また、ラビングによって、液晶分子を一方向に配向させるような静電気的な力が配向膜に付与されることによるとも考えられている。【０００９】
しかし、ラビング法による配向処理では、配向膜材料からなる膜の表面をラビング布が擦るので、次のような問題が生じる。すなわち、（１）ラビング布から塵埃が発生しやすいこと、（２）ラビングの際の静電気によって素子が破壊したり、配向膜の配向規制力が低下したりすること、（３）ラビング布の損傷などによって部分的に配向不良が起こり、配向ムラが発生しやすいこと、（４）配向膜材料からなる膜の全体に渡って均一な配向特性を付与するのが困難であることなどである。さらに、ラビング布の先端が届かない微細な段差（凹凸）を有する配向膜材料からなる膜の表面に対して、配向処理を施すことが難しいという問題もあった。【００１０】
また、有機材料は、光や熱などによって分解しやすいため、配向膜材料として用いた場合には、次のような問題があった。【００１１】
一般に、有機材料は、短波長（例えば、波長４５０ｎｍ以下）の光を吸収して、分解反応などを起こす。このため、有機材料からなる配向膜では、光ヘッド装置の光源から出射される短波長の光によって劣化が起こりやすい。配向膜が劣化すると、液晶分子の配向不良が起こるため、液晶光学素子の光学特性が低下する。特に、近年では、記録密度を高めるために、青色の波長の光（波長３９０ｎｍ〜４３０ｎｍ）を出力可能な半導体レーザを光源とする光ヘッド装置の開発が進められている。このような光源を用いた場合には、配向膜の劣化による信頼性の低下が顕著となる。【００１２】
そこで、有機材料をラビングした配向膜に代えて、無機材料の斜め蒸着法や斜めスパッタ法による配向膜により液晶分子を配向させる方法が提案されている。例えば、特許文献２には、基板に対して斜めにスパッタ粒子を入射させて、無機材料からなる配向膜を形成する方法が記載されている。しかしながら、斜めスパッタ法の場合、スパッタ粒子の無駄が多く、入射角度を精度よく制御することが困難であった。また、斜め蒸着法では、斜め入射角の精度を確保するために、蒸発源と基板との距離を大きくとらなければならず、装置が大型化しやすいという問題があった。また、装着できる基板の枚数が限られる上に、通常はバッチ処理となることから、タクト時間が長くて生産性が低いという問題もあった。【００１３】
一方、従来より、イオンビームを用いた配向処理方法も知られている。例えば、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜に対して、アルゴンイオンを含むイオンビームを照射すると、ポリイミド膜に対してラビング処理を施した場合と同等の配向規制力が得られる。また、この方法によれば、プレチルト角を良好に制御することもできる。【００１４】
しかし、ＤＬＣ膜は、可視光の短波長域（波長５００ｎｍ以下）で吸収が大きくなるので、レーザ光を光源とする光ヘッド装置、特に、青色やこれより短波長の光を光源とする光ヘッド装置などには適さない。一方、ＤＬＣ膜に代えてシリコン酸化膜を用いると、上記の問題は解消されるものの、液晶分子に対する配向規制力が低下して液晶の配向秩序が不十分となりやすいという問題があった。【００１５】
また、高密度のシリコン酸化膜に代えて、無機多孔質膜を用いることも提案されている。例えば、特許文献３には、多孔質シリカ材料の前駆体溶液を塗布した後、熱処理を行うことによって、多孔質のシリコン酸化膜を形成して垂直配向膜を得ることが記載されている。しかし、多孔質膜を形成しただけでは、電圧を印加したときの液晶分子の動作方向を一定にすることができないという問題があった。すなわち、空孔は多孔質膜の表面に対して略垂直に形成されるので、電圧を印加して液晶分子が水平方向に向かって向きを変える際、液晶分子の向く方向が揃わないという問題があった。【００１６】
【特許文献１】特開２００１−３１８３８２号公報
【特許文献２】特開２００４−１７０７４４号公報
【特許文献３】特開２００４−６９８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、配向規制力の高い配向膜を製造する方法を提供することにある。【００１８】
また、本発明の他の目的は、光学特性と信頼性に優れた液晶光学素子および光ヘッド装置を提供することにある。【００１９】
本発明のそ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。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の態様は、微粒子と、該微粒子とイオンビームまたはプラズマビームによるエッチングレートの異なるマトリックス成分とを含む配向膜組成物を基板の上に塗布する工程と、
前記配向膜組成物に対して熱処理を行い前記マトリックス成分の重合を進める工程と、
前記熱処理後の配向膜組成物からなる膜に対して前記ビームを斜めに入射させることにより、該配向膜組成物からなる膜の表面に前記ビームの入射方向に平行または垂直な溝を形成する工程とを有することを特徴とする配向膜の製造方法に関する。【００２１】
本発明の第１の態様において、前記配向膜組成物は前記微粒子を主成分とすることが好ましい。【００２２】
本発明の第１の態様において、前記マトリックス成分が前記微粒子よりエッチングレートが大きい場合には、前記溝のピッチは前記微粒子の平均粒子径に略等しいことが好ましい。【００２３】
本発明の第１の態様において、前記マトリックス成分は、Ｃａ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｙ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｔａ、Ｔｉ、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＣｅＦ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＴｉＯ２またはＩＴＯを構成成分として含むことが好ましい。【００２４】
本発明の第２の態様は、微粒子と溶剤からなる配向膜組成物を基板の上に塗布する工程と、
前記配向膜組成物に対して熱処理を行い前記溶剤を除去する工程と、
前記熱処理後の配向膜組成物からなる膜に対してイオンビームまたはプラズマビームを斜めに入射させることにより、該配向膜組成物からなる膜の表面に前記ビームの入射方向に平行または垂直な溝を形成する工程とを有することを特徴とする配向膜の製造方法に関する。【００２５】
本発明の第２の態様において、前記溝のピッチは、前記微粒子の平均粒子径に略等しいことが好ましい。【００２６】
本発明の第２の態様において、前記微粒子の平均粒子径は７０ｎｍ以下であることが好ましい。【００２７】
本発明の第１の態様および第２の態様において、前記微粒子は、Ｃａ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｙ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｔａ、Ｔｉ、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＣｅＦ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＴｉＯ２またはＩＴＯからなることが好ましい。【００２８】
本発明の第３の態様は、ＳｉＯ２からなる微粒子とテトラエトキシシランからなるマトリックス成分とを含む配向膜組成物を基板の上に塗布する工程と、
前記配向膜組成物に対して熱処理を行い前記マトリックス成分の重合を進める工程と、
前記熱処理後の配向膜組成物からなる膜に対してイオンビームまたはプラズマビームを斜めに入射させることにより、該配向膜組成物からなる膜の表面に前記ビームの入射方向に平行または垂直な溝を形成する工程とを有し、
前記配向膜組成物中に前記微粒子は、前記微粒子の質量と前記マトリックス成分のＳｉＯ２換算質量との合計量に対し４０質量％以上の割合で存在することを特徴とする配向膜の製造方法に関する。【００２９】
本発明の第３の態様において、前記マトリックス成分は前記微粒子よりエッチングレートが大きく、前記溝のピッチは前記微粒子の平均粒子径に略等しいことが好ましい。【００３０】
本発明の第３の態様において、前記微粒子の平均粒子径は７０ｎｍ以下であることが好ましい。【００３１】
本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様、第２の態様または第３の態様によって製造された配向膜を備えた液晶光学素子に関する。【００３２】
本発明の第５の態様は、本発明の第４の態様の液晶光学素子を有する光ヘッド装置に関する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の第１の態様によれば、微粒子とマトリックス成分とを含む配向膜組成物を用いて、イオンビームまたはプラズマビームを斜めに入射させることにより、該配向膜組成物からなる膜の表面にビームの入射方向に平行または垂直な溝を形成する。これにより、配向規制力の高い配向膜を製造することができる。【００３４】
本発明の第２の態様によれば、微粒子と溶剤からなる配向膜組成物を用いて、イオンビームまたはプラズマビームを斜めに入射させることにより、該配向膜組成物からなる膜の表面にビームの入射方向に平行または垂直な溝を形成する。これにより、配向規制力の高い配向膜を製造することができる。【００３５】
本発明の第３の態様によれば、ＳｉＯ２からなる微粒子とテトラエトキシシランからなるマトリックス成分とを含む配向膜組成物を用いて、イオンビームまたはプラズマビームを斜めに入射させる。また、配向膜組成物中に微粒子は、微粒子の質量とマトリックス成分のＳｉＯ２換算質量との合計量に対し４０質量％以上の割合で存在する。これにより、配向規制力の高い配向膜を製造することができる。【００３６】
本発明の第４の態様によれば、光学特性と信頼性に優れた液晶光学素子とすることができる。【００３７】
本発明の第５の態様によれば、光学特性と信頼性に優れた光ヘッド装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態における配向膜の形成方法を示すフローチャートである。
【図２】本実施の形態における配向膜の形成方法を説明する図である。
【図３】本実施の形態における配向膜の形成方法を説明する図である。
【図４】（ａ）は、熱処理を終えた後の配向膜組成物表面の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図５】（ａ）は、イオンビーム照射後にイオンの入射方向と平行に溝が形成された様子を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図６】（ａ）は、イオンビーム照射後にイオンの入射方向と垂直に溝が形成された様子を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図７】本実施の形態で使用されるイオンビーム照射装置の概略図である。
【図８】本発明を適用可能な液晶レンズ素子の断面模式図である。
【図９】本発明を適用可能な光ヘッド装置の構成図である。
【図１０】本発明を適用可能な光ヘッド装置の他の構成図である。
【図１１】図１０の液晶素子の断面模式図である。
【図１２】（ａ）は、イオンビーム照射前の配向膜組成物を用いて形成された薄膜のＳＥＭ写真であり、（ｂ）は、イオンビーム照射により得られた配向膜のＳＥＭ写真である。
【図１３】実施例および比較例のツイスト角の比較図である。
【図１４】実施例および比較例について、積算光量に対するツイスト角の変化率を示す図である。
【図１５】（ａ）は、イオンビーム照射前の配向膜組成物を用いて形成された薄膜のＳＥＭ写真であり、（ｂ）は、イオンビーム照射により得られた配向膜のＳＥＭ写真である。
【図１６】実施例について、高温高湿環境試験に対するツイスト角の変化率を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  基板
２  電極層
３  配向膜組成物
４  配向膜
５  溝
１１  チャンバ
１２  基板ホルダ
１３  基板
１４  イオンガン
１５  ガス導入口
１６  電極系
１７  排気口
１８  中和用電子銃
２１  液晶レンズ素子
２２，４２  第１の透明基板
２３，４３  第２の透明基板
２４  第１の電極層
２５，４５  第１の配向膜
２６  第２の電極層
２７  第２の配向膜
２８  シール材
２９  液晶層
３０  液晶セル
３１  電源
３２，４１  光ヘッド装置
３３  光源
３４  回折格子
３５  位相差素子
３６  対物レンズ
３７，３８  光ディスク
３９，４０，５２  光検出器
４２  半導体レーザ
４３  コリメートレンズ
４４  液晶素子
４５  電圧制御装置
４６  偏光子
４７  λ／４板
４８  アクチュエータ
４９，５１  集光レンズ
５０  光記録媒体
６１，６２  透明基板
６３  液晶層
６４，６５  透明電極
６６，６７  配向膜
６８  液晶分子
６９  シール材
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
電圧を印加したときに、液晶分子の動作方向を揃えるようにするには、液晶の初期配向状態を基板に対して傾斜させておくのがよい。つまり、電圧を印加していない状態において、液晶分子の長軸が、基板に垂直な方向に対してプレチルト角を持って傾斜しているようにすればよい。こうした考えのもと、これまでに、多孔質膜に対してイオンビームを照射することにより、空孔を斜めに傾斜させる方法が開示されている（例えば、特開２００５−３１１９６号公報参照。）これに対して、本発明者は、微粒子を含む配向膜組成物に対して熱処理を行い、次いで、イオンビームまたはプラズマビームを斜めに入射させることにより、配向膜組成物からなる膜の表面に溝を形成して配向規制力の高い配向膜を得る方法を見出した。以下、本発明の実施の形態について述べる。【００４１】
図１は、本実施の形態における配向膜の形成方法を示すフローチャートである。また、図２および図３は、配向膜の形成方法を説明する基板の断面図である。尚、図２および図３において、同じ符号を付した部分は同じものであることを示している。【００４２】
まず、電極層２が形成された基板１を準備する（ステップ１）。【００４３】
基板１としては、可視光に対する透過率が高い材料からなる透明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の他に、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材料からなる基板が挙げられる。【００４４】
電極層２には、透明な導電性材料を用いることができる。例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２またはＺｎＯなどを電極材料として用いることができる。但し、本実施の形態においては、電極層２はなくてもよい。【００４５】
次に、図２に示すように、電極層２が設けられた基板１の上に、配向膜組成物３を塗布する（ステップ２）。【００４６】
尚、本発明では、通常の液晶光学素子で使用されるように、基板１と電極層２との間に、絶縁層や遮光層などを設けることができる。また、電極層２と配向膜組成物３との間に、絶縁層や遮光層などを設けることもできる。さらに、基板１の電極層２が設けられる側とは反対側の面に、無反射層などを設けることも可能である。【００４７】
配向膜組成物３の塗布方法は、特に制限されるものではなく、種々の方法を用いることができる。例えば、スピンコータ、エアーナイフコータ、ブレードコータ、バーコータ、グラビアコータ、ロールコータ、ダイコータ、ナイフコータまたはスクリーンコータなどが挙げられる。【００４８】
配向膜組成物３は、微粒子とマトリックス成分とを含むものとする。これらの混合比は適宜変えることができる。例えば、ＳｉＯ２からなる微粒子とテトラエトキシシランからなるマトリックス成分とを含む配向膜組成物の場合、配向膜組成物中に微粒子が、微粒子の質量とマトリックス成分のＳｉＯ２換算質量との合計量に対し４０質量％以上の割合で存在することにより、配向規制力の高い配向膜を得ることができる。尚、マトリックス成分のＳｉＯ２換算質量は、テトラエトキシシラン前駆体から求められる。【００４９】
配向膜の耐光性を高くする点からは、配向膜組成物は微粒子を主成分とするのが好ましい。本発明において「主成分」とは、配向膜組成物を構成する成分のうち、最大の固形含有量比率を有する成分を指す。例えば、微粒子としてＳｉＯ２を用い、マトリックス成分としてテトラエトキシシランを用いた場合、配向膜組成物中に微粒子が、微粒子の質量とマトリックス成分のＳｉＯ２換算質量との合計量に対し６０質量％以上の割合で存在することが好ましく、８０質量％以上の割合で存在することがより好ましい。【００５０】
本実施の形態においては、例えば、平均粒子径が５ｎｍ以上の微粒子を用いることができる。但し、配向規制力を高くする点からは、微粒子の平均粒子径は小さい方が好ましい。具体的には、１００ｎｍ以下の平均粒子径であることが好ましく、７０ｎｍ以下であることがより好ましい。尚、本発明において、「微粒子の平均粒子径」は微粒子の平均一次粒子径を指す。微粒子の形状は、特に限定されるものではなく、球状、平板状または球状がつながった鎖状などとすることができる。球状の場合は中空であってもよい。【００５１】
微粒子としては、Ｃａ（カルシウム）、Ｌｉ（リチウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃｅ（セリウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｓｎ（スズ）、Ｙ（イットリウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｔａ（タンタル）およびＴｉ（チタン）などの金属が挙げられる。また、微粒子は、これらの金属の酸化物、フッ化物、窒化物若しくは酸窒化物またはこれらの複合化合物などであってもよい。
具体的には、ＣａＦ２（フッ化カルシウム）、ＬｉＦ（フッ化リチウム）、ＡｌＦ３（フッ化アルミニウム）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、ＣｅＦ３（フッ化セリウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、ＳｎＯ２（酸化スズ）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）、ＨｆＯ２（酸化ハフニウム）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｔａ２Ｏ５（五酸化タンタル）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）、Ｎｂ２Ｏ５（五酸化ニオブ）、ＴｉＯ（一酸化チタン）、ＴｉＯ２（二酸化チタン）またはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などが挙げられる。さらに、微粒子は、上記金属およびその酸化物、フッ化物、窒化物、酸窒化物並びにこれらの複合化合物よりなる群から選ばれる少なくとも１種とすることができる。さらに微粒子は、微粒子表面のシラノール基を有機基に置換した構造であってもよい。有機基としては、アルキル基、アリール基およびアルケニル基、並びに、一部の水素原子がハロゲン原子、芳香族基、脂環基、エポキシ基、ビニル基、メルカプト基またはアミノ基で置換されたアルキル基よりなる群から選ばれるものとすることができる。この場合、有機基は、１種類のみであってもよいし、２種類以上を組み合わせてもよい。【００５２】
マトリックス成分には、微粒子とイオンビームによるエッチングレートの異なる材料を用いる。微粒子と同じ組成の材料であっても、微粒子と密度が異なればエッチングレートも異なるので、マトリックス成分として用いることが可能である。マトリックス成分を構成する成分としては、微粒子と同様に、Ｃａ（カルシウム）、Ｌｉ（リチウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃｅ（セリウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｓｎ（スズ）、Ｙ（イットリウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）およびＴｉ（チタン）などの金属を用いることができる。また、これらの金属の酸化物、フッ化物、窒化物若しくは酸窒化合物またはこれらの複合化物などを用いることもできる。例えば、ＣａＦ２（フッ化カルシウム）、ＬｉＦ（フッ化リチウム）、ＡｌＦ３（フッ化アルミニウム）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、ＣｅＦ３（フッ化セリウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、ＳｎＯ２（酸化スズ）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）、ＨｆＯ２（酸化ハフニウム）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｔａ２Ｏ５（五酸化タンタル）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）、Ｎｂ２Ｏ５（五酸化ニオブ）、ＴｉＯ（一酸化チタン）、ＴｉＯ２（二酸化チタン）またはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などが挙げられる。さらに、マトリックス構成成分として、上記金属およびその酸化物、フッ化物、窒化物、酸窒化物並びにこれらの複合化合物よりなる群から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。【００５３】
マトリックス成分は、有機基を有する無機材料であることが好ましい。一例として、一般式ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４で表されるオルガノシロキサン類を挙げることができる。ここで、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４の内の１つないし４つは、それぞれ独立に（ａ）水酸基、アルコキシル基、アリールオキシ基およびアシルオキシ基よりなる群から選ばれるものとすることができる。また、残りは、（ｂ）水素原子、アルキル基、アリール基およびアルケニル基、並びに、一部の水素原子がハロゲン原子、芳香族基、脂環基、エポキシ基、ビニル基、メルカプト基またはアミノ基で置換されたアルキル基よりなる群から選ばれるものとすることができる。この場合、オルガノシロキサンは、１種類のみであってもよいし、２種類以上を組み合わせてもよい。マトリックス成分として用いることができる、有機基を有する無機材料のその他の例としては、ペンタエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５）やテトラエトキシチタン（Ｔｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）が挙げられる。【００５４】
マトリックス成分は、微粒子とエッチングレートの異なるものであれば無機材料に限られるものではなく、ポリイミドなどの有機材料を用いることも可能である。但し、配向膜の耐光性を向上させる点からは、無機材料をマトリックス成分として用いることが好ましい。特に、青色レーザ（波長３９０ｎｍ〜４３０ｎｍ）を光源として使用する用途では、無機材料が好ましく用いられる。【００５５】
配向膜組成物３は、成膜性を向上させるために溶剤を含むことができる。溶剤としては、アルコール系、ケトン系、アミド系またはエステル系などを用いることができる。これらの溶剤は単独で用いることもできるし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。【００５６】
アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノールｎ−ブタノール、イソブタノールｓ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルおよびジプロピレングリコールモノプロピルエーテルなどを挙げることができる。これらは単独で用いることもできるし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。【００５７】
ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトンおよびシクロヘキサノンなどを挙げることができる。これらは単独で用いることもできるし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。【００５８】
アミド系溶剤としては、例えば、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−ホルミルモルホリン、Ｎ−ホルミルピペリジン、Ｎ−ホルミルピロリジン、Ｎ−アセチルモルホリン、Ｎ−アセチルピペリジンおよびＮ−アセチルピロリジンなどを挙げることができる。これらは単独で用いることもできるし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。【００５９】
エステル系溶剤としては、例えば、ジエチルカーボネート、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、酢酸ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プリピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピオン酸メチルおよびプロピオン酸エチルなどを挙げることができる。これらは単独で用いることもできるし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。【００６０】
配向膜組成物３は、界面活性剤を含むこともできる。界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤および両性界面活性剤のいずれをも用いることができる。【００６１】
基板１の上に配向膜組成物３を塗布した後は、この配向膜組成物３に対して熱処理を行う（ステップ３）。【００６２】
配向膜組成物３が溶剤を含む場合には、ステップ３は、第１の熱処理（プリベーク）を行った後に、第２の熱処理（ポストベーク）を行う工程とすることができる。すなわち、第１の熱処理で主として溶剤を除去した後、第２の熱処理でマトリックス成分の重合を進めることができる。一般に、第１の熱処理の温度は７０℃〜２００℃とすることができ、第２の熱処理の温度は２００℃〜４５０℃とすることができる。【００６３】
尚、マトリックス成分の重合を助けるために、配向膜組成物３に触媒を含めることができる。触媒は、酸およびアルカリのいずれを用いてもよい。【００６４】
酸触媒としては、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸およびホウ酸などの無機酸、並びに、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酸およびトリクロロ酢酸などの有機酸を挙げることができる。これらの酸触媒は単独で用いることもできるし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。【００６５】
アルカリ触媒としては、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウムおよび水酸化カルシウムなどの無機塩基を挙げることができる。また、メタノールアミン、エタノールアミン、プロパノールアミン、ブタノールアミン、ジメタノールアミン、ジエタノールアミンおよびジプロパノールアミンなどのアルカノールアミン類、メトキシメチルアミン、メトキシエチルアミン、メトキシプロピルアミン、メトキシブチルアミン、エトキシメチルアミン、エトキシエチルアミン、エトキシプロピルアミンおよびエトキシブチルアミンなどのアルコキシアルキルアミン類、並びに、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミンおよびトリブチルアミンなどのアルキルアミン類などの有機塩基を挙げることもできる。これらのアルカリ触媒は単独で用いることもできるし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。【００６６】
次に、熱処理を終えた後の配向膜組成物３からなる膜にイオンビームを照射する（ステップ４）。これにより、配向膜４が得られる。【００６７】
ステップ４では、イオンビームが、基板１に対して傾斜した状態で入射するようにする。すなわち、熱処理後の配向膜組成物３からなる膜に対して斜めにイオンビームを照射する。入射角度は、一般には、基板の法線に対して４０度以上で８５度以下の範囲にある。
但し、後述する所望の溝を形成するのに適した入射角度は、配向膜組成物を構成する材料の種類によって変化するので、材料の種類に応じて適宜設定するのがよい。【００６８】
熱処理後の配向膜組成物３からなる膜は、マトリックス成分中に微粒子が分散した状態、詳しくは、微粒子とマトリックス成分というエッチングレートの異なる材料が、適当な間隔で並んだ状態で構成されていることが好ましい。このような構造であれば、イオンビームの照射により、エッチングレートの大きいもの、例えば、マトリックス成分が選択的にエッチングされる。その結果、得られる配向膜の表面に周期的な凹凸を形成することができる。ここで、凹部は微粒子と微粒子の間の部分に対応し、凸部は微粒子の部分に対応する。また、イオンビームの照射によって、イオンの入射方向と平行（または垂直）に並んだ微粒子が斜影効果などの影響で互いに繋がり、粒状の微粒子は楕円状に成長する。これにより、凹部はイオンの入射方向に平行（または垂直）な溝を形成する。このように、本発明においては、イオンの入射方向に対して平行（または垂直）に溝が形成されることが必要である。その理由を、図４〜６を用いて説明する。【００６９】
図４（ａ）は、熱処理を終えた後の配向膜組成物からなる膜の表面を模式的に表した斜視図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。これらの図において、３０１は微粒子を表しており、３０２はマトリックス成分を表している。【００７０】
図５（ａ）は、配向膜組成物からなる膜にイオンビームを照射して、イオンの入射方向と平行に溝が形成された様子を示す斜視図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。これらの図に示すように、溝５はその長手方向に所定の傾斜角度を持った状態となる。液晶６は溝５に沿って一軸方向に配向するので、この構造によれば、液晶６に所望のプレチルト角を付与することが可能である。したがって、極角方向に液晶を駆動させるアクティブ素子に対して好適な配向膜とすることができる。【００７１】
一方、図６（ａ）は、配向膜組成物からなる膜にイオンビームを照射して、イオンの入射方向と垂直に溝が形成された様子を示す斜視図である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。これらの図では、溝５′の長手方向に異方性は見られない。したがって、液晶６′にプレチルト角を付与することができず、プレチルト角を必要とする素子には適さない配向膜となる。しかし、プレチルト角を必要としない素子、例えば、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モードのアクティブ素子などに対しては好適な配向膜となり得る。ＩＰＳモードの場合、液晶を方位角方向に駆動させるため、プレチルト角を必要としない。むしろ、プレチルト角がゼロであれば、ノーマリーブラックタイプの素子で任意の方向から見た黒輝度を小さくして良好なコントラストを得ることができる。したがって、この場合には、イオンビームの入射方向と垂直に溝が形成された配向膜が好ましく用いられると考えられる。また、プレチルト角がゼロであると、入射角依存性が小さくなるので、波長板などの用途にも好ましく用いられる。プレチルト角を有する波長板の場合、入射角に応じて得られる位相差が０度を中心とした対称にならない。このため、波長板の配置の仕方によっては位相差のばらつきが大きくなってしまう。一方、プレチルト角がゼロであれば、０度を中心に対称な位相差が得られるので、上記の問題を解消することができる。したがって、この場合にも、イオンビームの入射方向と垂直に溝が形成された配向膜が好ましく用いられると考えられる。【００７２】
イオンの入射方向と溝の形成方向との関係は、イオンビームの入射角度やイオンビームによるエッチングの深さなどによって決まる。具体的には、イオンビームの入射角度やイオンのドーズ量が変わると、エッチングされる方向が、イオンの入射方向に対して垂直な方向と平行な方向との間で遷移する。こうした現象は従来から知られており、非特許文献１（関場  大一郎、「イオン・スパッタリングによる金属表面上のパターン形成」、応用物理、第７３巻、第１２号（２００４）、ｐ．１５５４−１５５７）や、非特許文献２（O. Yaroshchukら、「Planar  and  Tilted  Uniform  Alignment  of  Liquid  Crystals  by  Plasma  Treated  Substrates」、electronic-liquid  Crystal  Communications、２００４年２月５日、ｐ．１−２２）などに記載されている。【００７３】
例えば、本発明者が実験したところによれば、ＣＶＤ法によって形成されたＳｉＯＮＣ膜に対して５００ｅＶのエネルギーでイオンビームを照射すると、入射角度が７０度より小さい場合にはイオンの入射方向に対して垂直に溝が形成されるが、入射角度が７０度より大きくなるとイオンの入射方向に対して平行に溝が形成されるようになる。このように、イオンの入射方向を基板の法線方向に近付けた場合、すなわち、入射角度が小さい場合には、溝の方向はイオンの入射方向に対して垂直になる。一方、入射角度を大きくしていき、イオンの入射方向が基板と平行な方向に近付くと、溝の方向はイオンの入射方向と平行になる。このような溝の形成方向の遷移は、微粒子とマトリックス成分を含む配向膜組成物から得られる膜や、微粒子と溶剤からなる配向膜組成物から得られる膜に、イオンビームを照射した場合にも起こると考えられる。すなわち、これらの膜にイオンビームを斜めに入射させることにより、イオンの入射方向に平行または垂直な溝を形成することができる。ここで、平行であるか垂直であるかは、イオンの入射角度とドーズ量に依存する。
入射角度が所定値より小さい場合には、イオンの入射方向に垂直な溝が得られ、この配向膜はプレチルト角を必要としない素子に好適となる。一方、入射角度が所定値より大きくなると、溝はイオンの入射方向に平行となり、プレチルト角を必要とする素子に好適な配向膜が得られる。尚、溝の形成方向を垂直から平行に遷移する上記の「所定値」は、配向膜組成物を構成する材料の種類によって異なる。【００７４】
無機材料からなる配向膜では、上記のような液晶の溝配向による効果が大きい。そして、配向膜の配向規制力を向上させるには、配向膜アンカリングエネルギーを大きくすることが必要となる。一般に、方位角アンカリングエネルギーは、次式によって表されることが知られている（長谷川雅樹著、「液晶配向の基礎、応用、プロセス」、東京技術情報サービス  参照）。【００７５】
Ｗφ＝（１/４）Ｋ11（Ａｑ）２ｑ
Ｗφ：方位角アンカリングエネルギー
Ａ：溝の深さ
ｑ：溝の周期
Ｋ11：splay変形に対する弾性定数【００７６】
上式から、方位角アンカリングエネルギーは、溝が深くなるほど大きくなることが分かる。また、溝のピッチ（ｐ）は、ｐ＝２π/ｑで表されるので、ピッチが細かくなるほど、方位角アンカリングエネルギーは大きくなる。通常、薄膜の表面に形成される溝の深さやピッチは、イオンビームの照射時間や照射エネルギーに依存する。つまり、イオンビームの照射時間が長くなるほど、また、イオンエネルギーが大きくなるほど、溝の深さは大きくなる。一方、溝のピッチは、イオンビームの照射時間が短いほど、また、イオンエネルギーが小さいほど、細かくなる。アンカリングエネルギーを大きくするには、溝を深くするか、溝のピッチを細かくすることが必要となるが、溝の深さとピッチに対するイオンビームの照射時間と照射エネルギーの効果は、上記のように相反するものとなる。このため、例えば、ＣＶＤ法によって得られるＳｉＯＮＣ膜の場合、溝を深くしようとすると、溝のピッチも顕著に成長していく。しかし、微粒子とマトリックス成分を含む配向膜組成物から得られる膜や、微粒子と溶剤からなる配向膜組成物から得られる膜では、微粒子を含まない膜に比較して、溝のピッチの成長を抑制しながら、溝の深さを大きくしていくことができる。ここで、微粒子よりマトリックス成分の方がエッチングレートが大きい場合には、配向規制力の点から、少なくとも溝のピッチが微粒子の平均粒子径程度であることが好ましい。【００７７】
本発明においては、微粒子とマトリックス成分のうち、どちらがエッチングレートが大きいかによって、溝の凹部が微粒子となったり、マトリックス成分となったりする。したがって、このことを利用すれば溝の形状を変えることができる。すなわち、同一組成の材料であっても、形成方法や形成条件が変わったり、あるいは、構造が変わったりすることにより、微粒子やマトリックス成分の密度が変化し、それに伴ってこれらのエッチングレートも変わる。例えば、微粒子として中空でないＳｉＯ２を用い、マトリックス成分としてテトラエトキシシランを用いた場合には、マトリックス成分の方が密度が小さくなるため、微粒子より速くエッチングされて凹部を形成する。一方、微粒子が中空のＳｉＯ２であれば、微粒子の方が速くエッチングされて凹部を形成する。例えば、エネルギーが５００ｅＶで、イオン密度が１ｍＡ／ｃｍ２であるＡｒイオンを基板に対して垂直に入射させた場合、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３のエッチングレートは、それぞれ３０ｎｍ〜４０ｎｍ／分と５ｎｍ〜１１ｎｍ／分である。したがって、これらの材料を組み合わせた上で、エッチングレートの大きいものを微粒子として用いた場合にも、微粒子の方がマトリックス成分より速くエッチングされて凹部を形成することになる。【００７８】
イオンビームの照射は、例えば、図７に示すイオンビーム照射装置を用いて行うことができる。【００７９】
図７において、イオンビームの照射が行われるチャンバ１１の中には、基板ホルダ１２が設けられている。基板ホルダ１２には、基板１３がセットされる。ここで、基板１３には、熱処理後の配向膜組成物からなる膜（図示せず）が形成されている。【００８０】
チャンバ１１には、イオンガン１４が装着され、排気口１７を通じて真空ポンプ（図示せず）により所定の圧力まで排気される。また、イオンガン１４には、ガス導入口１５が設けられている。イオンガン１４内で生成したイオンは、電極系１６に電圧を印加することにより、加速され且つ方向が揃えられてイオンビームとなる。本実施の形態においては、イオンビームが基板１３に対して、基板１３の法線方向から所定の入射角度θで入射するように、基板ホルダ１２の位置を調整する。【００８１】
入射角度θは、プレチルト角を必要とする用途の配向膜では、イオンの入射方向と平行に溝が形成される角度とすることが必要であり、さらに、所望とするプレチルト角に応じて適宜設定される。また、イオンビームの照射時間や照射エネルギーは、方位角アンカリングエネルギーに関係する溝の深さやピッチに影響するので、配向膜組成物の種類や膜厚、プレチルト角の値、必要とされる耐光性のレベルなどによって適宜設定することが好ましい。【００８２】
例えば、基板１３を基板ホルダ１２にセットし、基板ホルダ１２の位置、すなわち、入射角度θを調整する。θは、一般には、４０度〜８５度の範囲にある。次いで、チャンバ１１内の空気を排気口１７から排出して、所定の圧力まで減圧する。次に、ガス導入口１５を通じて、イオンガン１４内にアルゴンガスを導入する。【００８３】
導入したガスの圧力が１．０×１０−３Ｔｏｒｒ程度になったら放電させて、イオンビームを生じさせる。電極系１６に印加する加速電圧は、２００Ｖ〜８００Ｖとすることが好ましい。イオンビームの照射時間は、５秒間〜１２０秒間程度である。【００８４】
イオンガンとしては、大口径のイオンビームを形成できるＫａｕｆｍａｎｎ型、高周波型、または、ＥＣＲ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）型などを用いることができる。また、基板１３の表面でのチャージアップによって、イオンガンの動作が不安定化するのを防ぐために、中和用電子銃（Ｎｅｕｔｒａｌｉｚｅｒ）１８が用いられる。【００８５】
以上述べたように、本実施の形態においては、微粒子と、この微粒子よりイオンビームによるエッチングレートの大きいマトリックス成分とを含む配向膜組成物を基板の上に塗布し、この配向膜組成物に対して熱処理を行ってマトリックス成分の重合を進めた後、熱処理後の配向膜組成物からなる膜に対し斜めにイオンビームを照射する。イオンの入射方向に平行な溝が形成された場合、この溝は、基板に対して所定の傾斜角度を持っている。したがって、得られた配向膜を用いることにより、液晶を所定のプレチルト角で配向できるようになる。一方、イオンの入射方向に垂直な溝が形成された場合には、プレチルト角を必要としない素子に好適な配向膜とすることができる。【００８６】
マトリックス成分のエッチングレートが微粒子より大きい場合には、配向膜の表面に形成される溝のピッチが微粒子の平均粒子径に略等しくなることが好ましい。これにより、配向膜の配向規制力を高めることができる。また、配向膜の耐光性を高める点からは、配向膜組成物中の微粒子の割合を多くすることが好ましい。【００８７】
尚、本実施の形態では、配向膜組成物にイオンビームを照射したが、本発明はこれに限られるものではない。本発明では、原子程度の質量を有しており、エネルギーが数十ｅＶ〜数百ｅＶ程度である粒子ビームを用いることができる。したがって、イオンビームに代えて、例えば、プラズマビーム、原子ビームまたはラジカルビームなどを照射してもよい。但し、実際には、大面積に対して原子ビームやラジカルビームを均一且つ十分な強度（粒子／ｃｍ２・秒）で照射することは困難であり、装置が高価となって実用性に乏しくなる。このため、イオンビームやプラズマビームの方が好ましく用いられる。さらに、溝を形成する上では指向性のよいビームを照射するのがよく、この理由から、プラズマビームよりイオンビームの方がより好ましく用いられる。【００８８】
上述した配向膜の製造方法を用いて、液晶光学素子を作製することができる。液晶光学素子は、水平配向モードおよび垂直配向モードのいずれであってもよい。【００８９】
液晶光学素子としては、例えば、液晶レンズ素子が挙げられる。本発明による配向膜を用いることにより、光学特性と信頼性に優れた液晶レンズ素子が得られる。【００９０】
図８は、液晶レンズ素子の断面模式図の一例である。この図に示すように、液晶レンズ素子２１は、第１の透明基板２２と、これに対向する第２の透明基板２３とを有する。【００９１】
第１の透明基板２２の上には、第１の電極層２４と、第１の配向膜２５とがこの順に形成されている。一方、第２の透明基板２３の上にも、第２の電極層２６と、第２の配向膜２７とがこの順に形成されている。第１の透明基板２２と第２の透明基板２３とは、シール材２８を介して貼り合わされており、これらの間に液晶層２９が充填されて、液晶セル３０が構成されている。【００９２】
第１の電極層２４および第２の電極層２６は、同心円状にパターニングされていたり、あるいは、同心円状のフレネルレンズボディの表面形状に形成されていたりする。但し、これらの内の一方は、全面ベタの電極とすることもできる。【００９３】
第１の配向膜２５および第２の配向膜２７は、本発明による方法を用いて形成された配向膜である。【００９４】
液晶層２９には、誘電率異方性が正である液晶分子が用いられているものとする。但し、誘電率異方性が負である液晶分子を用いることもできる。【００９５】
液晶レンズ素子２１は、液晶分子の初期配向状態が基板に対して概ね水平である水平配向モードである。電源３１を介して、第１の電極層２４と第２の電極層２６に電圧を印加すると、液晶分子は、第１の透明基板２２と第２の透明基板２３に対して垂直となるように向きを変える。すると、液晶分子の配位の方向に偏光した入射光に対して、液晶セルの見かけの屈折率は、異常光に対する値から常光に対する値まで変化する。これにより、液晶レンズ素子２１の焦点距離を、異常光に対する値から常光に対する値まで変えることができる。【００９６】
図９は、図８の液晶レンズ素子２１を用いた光ヘッド装置の構成図の一例である。【００９７】
図９に示す光ヘッド装置３２では、光源３３から出射された光は、回折格子３４、液晶レンズ素子２１および位相差素子３５を順に透過した後、対物レンズ３６によって光ディスク３７（または、光ディスク３８）に集光される。次いで、光ディスク３７（または、光ディスク３８）で反射した光は、再び対物レンズ３６、位相差素子３５および液晶レンズ素子２１を順に透過した後、回折格子３４によって回折されて、光検出器３９，４０に到達する。【００９８】
光源３３には、通常の光ヘッド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。液晶レンズ素子２１に使用される配向膜に無機材料を用いれば、青色レーザ（波長３９０ｎｍ〜４３０ｎｍ）を光源として使用した場合にも、優れた耐光性を示すことができる。【００９９】
回折格子３４は、ホログラムおよびビームスプリッタのいずれであってもよい。ビームスプリッタを用いた場合には、光ディスク３７（または、光ディスク３８）からの反射光の光路を変えて、光源３３とは異なる方向に配置された光検出器（図示せず）に光を導くことができる。【０１００】
位相差素子３５としては、１／４波長板が用いられる。これにより、光の偏光面を回転させて、光源３３からの往路の光と、光ディスク３７（または、光ディスク３８）からの復路の光との偏光方向を変えることができる。【０１０１】
液晶レンズ素子２１は、電圧印加の有無により焦点距離を変えることができる。したがって、例えば、液晶レンズ素子２１に電圧が印加されていない場合には、光ディスク３７に焦点が合うようにし、液晶レンズ素子２１に電圧が印加されている場合には、光ディスク３８に焦点が合うようにすることができる。また、液晶レンズ素子２１に電圧が印加されていない場合には、光ディスク３８に焦点が合うようにし、液晶レンズ素子２１に電圧が印加されている場合には、光ディスク３７に焦点が合うようにすることもできる。【０１０２】
上記の光ヘッド装置は、配向規制力が高く信頼性に優れた配向膜を有する液晶レンズ素子を使用しているので、優れた光学特性と、高い信頼性とを兼ね備えることができる。【０１０３】
さらに、本発明による配向膜の製造方法を用いて得られる他の光ヘッド装置について述べる。【０１０４】
図１０は、本実施の形態による光ヘッド装置の構成図の他の例である。【０１０５】
図１０に示す光ヘッド装置４１では、半導体レーザ４２から出射された光は、コリメートレンズ４３で平行光とされた後、液晶素子４４を透過する。ここで、液晶素子４４には、電圧制御装置４５によって外部から電圧を印加できるようになっている。液晶素子４４を透過した光は、偏光子４６およびλ／４板４７を透過した後、アクチュエータ４８に搭載された集光レンズ４９によって光記録媒体５０上に集光される。【０１０６】
偏光子４６は、偏光子４６に入射した光が出射する際に、光記録媒体５０に向けて出射する光量を、入射光の偏光方向によって変化させるものである。図１０の例では、偏光子４６として偏光ビームスプリッタを用いているが、これ以外にも、例えば、プリズムまたはワイヤグレーティングを含む回折格子などを用いることもできる。また、偏光子４６を液晶素子４４の集光レンズ４９側の透明基板（図示せず）に貼り付けて一体化してもよい。【０１０７】
光記録媒体５０で反射された光は、上記の光路を逆に進む。図１０の例では、偏光子４６に偏光ビームスプリッタを用いているので、光路を逆に進む光は、偏光子４６で反射された後、集光レンズ５１により集光されて光検出器５２に到達する。このとき、液晶素子４４に複数の異なる電圧を印加すると、液晶素子４４を透過した光の偏光方向が変化し、偏光子４６を透過して光記録媒体５０に集光する光の光量が変えられる。【０１０８】
半導体レーザ４２から出射された光は、偏光子４６を透過することにより光量が変化するので、往路で光は偏光子４６を透過する前に液晶素子４４を通過する必要がある。すなわち、光路上で偏光子４６に対して半導体レーザ４２の側に液晶素子４４を配置する必要がある。【０１０９】
図１１に、液晶素子４４の断面模式図を示す。この図に示すように、液晶素子４４は、透明基板６１、６２と、これらの表面に形成されて、液晶層６３に電圧を印加する透明電極６４、６５と、透明電極６４、６５の上に形成された配向膜６６、６７とを有する。透明基板６４、６５は、シール材６９で貼り合わされている。また、配向膜６６、６７は、本発明による方法を用いて形成された配向膜である。液晶層６３を構成する液晶は、例えば、ツイステッドネマティック液晶とすることができる。そして、配向膜６６、６７の表面には、液晶分子６８に所定のプレチルト角（例えば、０度＜プレチルト角＜５度）が付与されるように、イオンの入射方向に平行な溝が形成されている。【０１１０】
２枚の透明基板６１、６２と液晶層６３との境界面における液晶分子６８の配向方向は、所定のプレチルト角の分だけ傾いているものの、透明基板６１、６２に対しては概ね水平である。また、これらの配向方向は、互いにある角度をなしている。このため、液晶分子６８の長軸方向は、透明基板６１、６２の間で液晶層６３の厚み方向の軸回りに連続的に捩じれた構造をとる。【０１１１】
例えば、光ヘッド装置４１を、液晶素子４４への入射光の偏光方向と、液晶素子４４の半導体レーザ４２側の透明基板６１上の液晶分子６８の配向方向とが一致するようにして配置する。このとき、２枚の透明基板６１、６２間での液晶分子６８の配向方向は、基板面に対して水平に所定角度（例えば、４５度）捩られている。一方、偏光子４６は、その透過軸方向が半導体レーザ４２の偏光方向に一致する。液晶素子４４に電圧を印加すると、液晶分子６８の配向方向が電界方向に揃うので、半導体レーザ４２からの光は、偏光方向を変えずに液晶素子４４を透過する。そして、そのままさらに偏光子４６を透過する。【０１１２】
電圧を印加しない場合、液晶分子６８の長軸方向が捩じれた配置をとることによって、液晶素子４４を透過する半導体レーザ４２からの光は、その偏光方向を変える。このため、偏光子４６の透過軸方向からずれて、偏光子４６を透過する光の光量が減少する。したがって、液晶素子４４への印加電圧を調整することにより、半導体レーザ４２の出力を変化せずに、偏光子４６を透過する光の光量を調整することが可能となる。【０１１３】
光ヘッド装置４１は、液晶素子４４に本発明によって得られる配向膜６６、６７を使用しているので、優れた光学特性と高い信頼性とを兼ね備えたものとすることができる。例えば、配向膜としてポリイミド膜を用いた場合には、青色レーザ（波長３９０ｎｍ〜４３０ｎｍ）を光源とする用途において、必要とする耐光性を得ることができない。一方、本発明によって得られる配向膜、なかでも無機材料を用いた配向膜であれば、ポリイミドに比較して良好な耐光性を得ることができる。【０１１４】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。【０１１５】
例えば、上記実施の形態では、微粒子とマトリックス成分とを含むものを配向膜組成物として用いた。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、微粒子と溶剤からなる材料を配向膜組成物として用いることもできる。すなわち、配向膜組成物中にマトリックス成分は含まれていなくてもよい。具体的には、微粒子と溶剤からなる配向膜組成物を基板の上に塗布した後、この配向膜組成物に対して熱処理を行い溶剤を除去する。次いで、熱処理後の配向膜組成物に対してイオンビームを斜めに入射させることにより、この配向膜組成物の表面に、イオンの入射方向に平行または垂直な溝を形成する。この方法によっても、配向規制力と耐光性に優れた配向膜を得ることが可能である。
【実施例】
【０１１６】
以下、本発明の実施例について述べる。【０１１７】
実施例１
＜配向膜組成物＞
微粒子の原料として、平均粒子径が１０ｎｍ〜１５ｎｍ（カタログ値、測定はＢＥＴ法による。）であるＳｉＯ２の分散液（日産化学工業株式会社製、商品名：ＩＰＡ−ＳＴ）を用いた。また、テトラエトキシシラン１７．４質量％、水２６．９質量％、アルコール溶媒５５．５質量％および触媒としての硝酸（６１％）０．２質量％を含む溶液を調整し、マトリックス成分の原料とした。ここで、アルコール溶媒としては、エチルアルコール８５．５質量％、イソプロピルアルコール９．８質量％およびメチルアルコール４．７質量％を混合したものを用いた。【０１１８】
上記の微粒子原料とマトリックス成分原料とを、微粒子原料中のＳｉＯ２の質量と、マトリックス成分原料のＳｉＯ２換算質量との合計量に対し、微粒子が８０質量％の割合で存在するように混合した後、全ＳｉＯ２成分が５質量％となるようにエチルアルコールで希釈して、配向膜組成物とした。尚、マトリックス成分原料のＳｉＯ２換算質量は、テトラエトキシシランの前駆体から求めた。【０１１９】
＜配向膜の形成＞
基板として、一方の主面にＩＴＯ膜と絶縁膜とがこの順に設けられた、厚さ０．５２５ｍｍの石英基板を準備した。そして、この基板のＩＴＯ膜の設けられた面に、上記の配向膜組成物をスピンコート法（回転数２５００ｒｐｍ）により塗布した。その後、８５℃で１分間プリベークしてから、４００℃で３０分間ポストベークして、膜厚が約１２０ｎｍである薄膜を形成した。【０１２０】
得られた薄膜に、Ａｒイオンビームを基板に対して斜めとなる方向から照射した。チャンバ内の圧力は１．３×１０−１Ｐａ、イオンビームの入射角度は基板の法線方向から８０度、イオンエネルギーは５００ｅＶ、照射時間は６０秒間とした。【０１２１】
図１２（ａ）は、イオンビーム照射前の配向膜組成物を用いて形成された薄膜のＳＥＭ写真である。また、図１２（ｂ）は、イオンビーム照射により得られた配向膜のＳＥＭ写真である。イオンビーム照射前は、個々の微粒子をはっきりと認めることができる。しかし、イオンビームを照射すると、照射前とは明らかに様相が変わり、イオンの入射方向に沿って微粒子同士が繋がった状態となることが分かる。【０１２２】
＜液晶セルの作製＞
上記のように作製した配向膜付きの基板を２枚重ね合わせ、シール材を介して貼り合わせた。具体的には、一方の基板に、５μｍのスペーサを充填したシール材（熱硬化性エポキシ樹脂）をスクリーン印刷し、この基板と他方の基板との配向処理の方向（すなわち、イオンの入射方向）が、４５度（４５度ツイスト配向）の角度をなすように方位を定めて貼り合わせた。尚、このとき、配向膜が形成された面が互いに内側を向くようにするとともに、外部から液晶を充填可能な開口部を設けておいた。【０１２３】
次に、真空注入法により、開口部を通じて２枚の基板の間に水平配向用液晶（大日本インキ株式会社製、商品名：ＲＤＰ９４０２４）を注入した。次いで、開口部を封止材（光硬化型アクリル樹脂）で封止して、液晶セルを得た。この液晶セルを、液晶が等方相となる程度の温度で１０分間加熱してから徐冷して、液晶を再配列させた。【０１２４】
この液晶セルに、偏光子と検光子を互いにクロスニコルとなるように貼り合わせ、入射光の偏光方向が液晶セルの入射面における液晶の長軸方向に一致するようにした。そして、電圧を印加しない状態で液晶の配向を観察したところ、液晶の配向状態は概ね良好であることが確認された。【０１２５】
＜配向規制力の評価＞
得られた配向膜の配向規制力を評価するため、上記の液晶セルについてツイスト角の測定を行ったところ、その値は設計値４５度に対して３９．６度であった（図１３参照）。
尚、測定には、シンテック株式会社製の偏光解析装置（製品名：ＯＰＴＩＰＲＯ）を使用した。【０１２６】
＜耐光性の評価＞
液晶セルの耐光性を評価するため、積算光量に対するツイスト角の変化率を調べた。結果を図１４に示す。尚、評価は、青色レーザダイオード（波長４０５ｎｍ）の光を２０ｍＷ/ｍｍ２の照射密度で液晶セルに照射した後、シンテック株式会社製の偏光解析装置（製品名：ＯＰＴＩＰＲＯ）でツイスト角を測定することにより行った。また、ツイスト角の変化率＝（レーザ光照射後のツイスト角／レーザ光照射前のツイスト角）である。【０１２７】
図１４から明らかであるように、積算光量が３５Ｗｈ/ｍｍ２になっても、ツイスト角に大きな変化は見られなかった。このことから、液晶は試験開始時と同様の配向状態を維持しており、耐光性が良好であることが分かった。【０１２８】
実施例２
微粒子の原料として、平均粒子径が１７ｎｍ〜２３ｎｍ（カタログ値、測定はＢＥＴ法による。）であるＳｉＯ２の分散液（日産化学工業株式会社製、商品名：ＩＰＡ−ＳＴ−ＭＳ）を用いた以外は、実施例１と同様にして液晶セルを作製した。この液晶セルについて、実施例１と同様にしてツイスト角を測定したところ、その値は設計値４５度に対して４１．８度であった（図１３参照）。【０１２９】
実施例３
微粒子の原料として、平均粒子径が４０ｎｍ〜５０ｎｍ（カタログ値、測定はＢＥＴ法による。）であるＳｉＯ２の分散液（日産化学工業株式会社製、商品名：ＩＰＡ−ＳＴ−Ｌ）を用いた以外は、実施例１と同様にして液晶セルを作製した。この液晶セルについて、実施例１と同様にしてツイスト角を測定したところ、その値は設計値４５度に対して３７．８度であった（図１３参照）。【０１３０】
実施例４
微粒子の原料として、平均粒子径が７０ｎｍ〜１００ｎｍ（カタログ値、測定はＢＥＴ法による。）であるＳｉＯ２の分散液（日産化学工業株式会社製、商品名：ＩＰＡ−ＳＴ−ＺＬ）を用いた以外は、実施例１と同様にして液晶セルを作製した。この液晶セルについて、実施例１と同様にしてツイスト角を測定したところ、その値は設計値４５度に対して３２．５度であった（図１３参照）。【０１３１】
この液晶セルに、偏光子と検光子を互いにクロスニコルとなるように貼り合わせ、入射光の偏光方向が液晶セルの入射面における液晶の長軸方向に一致するようにした。そして、電圧を印加しない状態で液晶の配向を観察したところ、液晶の配向状態は概ね良好であることが確認された。【０１３２】
実施例５
微粒子原料とマトリックス成分原料とを、微粒子原料中のＳｉＯ２の質量と、マトリックス成分原料のＳｉＯ２換算質量との合計量に対し、微粒子が６０質量％の割合で存在するように混合した以外は、実施例１と同様にして液晶セルを作製した。この液晶セルについて、実施例１と同様にしてツイスト角を測定したところ、その値は設計値４５度に対して３８．３度であった（図１３参照）。また、実施例１と同様にして耐光性を評価した。
結果を図１４に示す。【０１３３】
図１４より、積算光量が３５Ｗｈ/ｍｍ２までのツイスト角の変化率は実施例１と同様であり、良好な耐光性を有していることが分かった。【０１３４】
実施例６
微粒子原料とマトリックス成分原料とを、微粒子原料中のＳｉＯ２の質量と、マトリックス成分原料のＳｉＯ２換算質量との合計量に対し、微粒子が４０質量％の割合で存在するように混合した以外は、実施例１と同様にして液晶セルを作製した。この液晶セルについて、実施例１と同様にしてツイスト角を測定したところ、その値は設計値４５度に対して３７．０度であった（図１３参照）。また、実施例１と同様にして耐光性を評価した。
結果を図１４に示す。【０１３５】
図１４に示すように、積算光量の増加とともにツイスト角の変化率は上昇した。この結果から、配向膜組成物中の微粒子の割合が多いほど、耐光性が向上することが分かった。
また、この例においても、セル形成時のツイスト角は、平均粒子径が７０ｎｍより大きい微粒子を含むものや、後述する微粒子を含まないものよりも、設計値である４５度に近く、微粒子を用いたことによる配向規制力改善の効果が確認できた。本実施例の構成は、青色レーザ（波長３９０ｎｍ〜４３０ｎｍ）を光源とする用途以外の用途に好適である。【０１３６】
実施例７
配向膜組成物として、微粒子とマトリックス成分とが混合された状態で市販されているＳｉＯ２微粒子の分散液（触媒化成工業株式会社製、商品名：セラメートＬＮＴ）を用いた。尚、この微粒子の平均粒子径は２５ｎｍ（カタログ値）であった。次いで、この分散液に濃度が２０質量％となるようにプロピレングリコールモノプロピルエーテルを加え、３００ｒｐｍで１０分間撹拌して混合した。【０１３７】
基板として、一方の主面にＩＴＯ膜と絶縁膜とがこの順に設けられた、厚さ０．５２５ｍｍの石英基板を準備した。そして、これらの膜が設けられた方の基板面に、上記の配向膜組成物をスピンコート法（回転数１５００ｒｐｍ）により塗布した。その後、１２０℃で１２０分間プリベークしてから、４００℃で３０分間ポストベークして、膜厚が約１００ｎｍである薄膜を形成した。【０１３８】
図１５（ａ）は、イオンビーム照射前の配向膜組成物を用いて形成された薄膜のＳＥＭ写真である。また、図１５（ｂ）は、イオンビーム照射により得られた配向膜のＳＥＭ写真である。イオンビーム照射前は、個々の微粒子をはっきりと認めることができる。しかし、イオンビームを照射すると、照射前とは明らかに様相が変わり、イオンの入射方向に沿って微粒子同士が繋がった状態となることが分かる。【０１３９】
薄膜形成後は、実施例１と同様にして、配向膜を形成し、さらにこれを用いて液晶セルを作製した。【０１４０】
この液晶セルに、偏光子と検光子を互いにクロスニコルとなるように貼り合わせ、入射光の偏光方向が液晶セルの入射面における液晶の長軸方向に一致するようにした。そして、電圧を印加しない状態で液晶の配向を観察したところ、液晶の配向状態は概ね良好であることが確認された。【０１４１】
得られた液晶セルについて、実施例１と同様にして、配向膜の配向規制力と液晶セルの耐光性を評価した。その結果、ツイスト角の値は、設計値４５度に対して４０．６度であった（図１３参照）。また、耐光性は、図１４に示す通りであった。すなわち、積算光量の増加とともにツイスト角の変化率は上昇した。【０１４２】
用いた配向膜組成物をＳＥＭで観察すると、マトリックス成分の割合が多いように見受けられる。このため、実施例６と同様に、微粒子の割合の多い実施例１および５に比較して耐光性に劣る結果となったと思われる。また、この例においても、セル形成時のツイスト角は、後述する微粒子を含まないものよりも、設計値である４５度に近く、微粒子を用いたことによる配向規制力改善の効果が確認できた。本実施例の構成は、青色レーザ（波長３９０ｎｍ〜４３０ｎｍ）を光源とする用途以外の用途に好適である。【０１４３】
実施例８
微粒子の原料として、平均粒子径が１０ｎｍ〜１５ｎｍ（カタログ値、測定はＢＥＴ法による。）であるＳｉＯ２の分散液（日産化学工業株式会社製、商品名：ＩＰＡ−ＳＴ）を用い、これをエチルアルコールで希釈して溶液中のＳｉＯ２成分が５質量％となるように調整し、配向膜組成物とした。【０１４４】
上記の配向膜組成物を用いて、実施例１と同様の方法により液晶セルを作製した。この液晶セルについて、実施例１と同様にしてツイスト角を測定したところ、その値は設計値４５度に対して４３．１度であり（図１３参照）、設計値に非常に近い値となった。【０１４５】
実施例９
微粒子の原料として、平均粒子径が１５ｎｍ〜２０ｎｍ（カタログ値）である、微粒子表面のシラノール基を有機基に置換したＳｉＯ２（以下、表面改質ＳｉＯ２という）の分散液（扶桑化学工業株式会社製、商品名：クォートロンＰＬ−２Ｌ−ＩＰＡ）を用い、微粒子原料とマトリックス成分原料とを、微粒子原料中の表面改質ＳｉＯ２（有機基を含む）の質量と、マトリックス成分原料のＳｉＯ２換算質量との合計量に対し、微粒子が８０質量％の割合で存在するように混合した以外は、実施例１と同様にして液晶セルを作製した。この液晶セルについて、実施例１と同様にしてツイスト角を測定したところ、その値は設計値４５度に対して４２．７度であった（図１３参照）。【０１４６】
＜信頼性の評価＞
液晶セルの信頼性を評価するため、１６８時間の高温高湿環境（６５℃、９５％ＲＨ）試験の後のツイスト角の変化率を調べた。結果を図１６に示す。尚、評価は、シンテック株式会社製の偏光解析装置（製品名：ＯＰＴＩＰＲＯ）でツイスト角を測定することにより行った。また、ツイスト角の変化率＝（高温高湿環境試験後のツイスト角／高温高湿環境試験前のツイスト角）である。【０１４７】
図１６から明らかであるように、１６８時間の高温高湿環境（６５℃、９５％ＲＨ）試験投入後も、ツイスト角に大きな変化は見られなかった。このことから、液晶は試験開始時と同様の配向状態を維持しており、信頼性が良好であることが分かった。【０１４８】
比較例１
配向膜組成物として、微粒子原料を用いず、マトリックス成分をＳｉＯ２に換算した濃度が５質量％となるようにエチルアルコールで希釈したものを用いた以外は、実施例１と同様にして液晶セルを作製した。尚、マトリックス成分をＳｉＯ２に換算した濃度は、テトラエトキシシランの前駆体から求めた。得られた液晶セルについて、実施例１と同様にしてツイスト角を測定したところ、その値は設計値４５度に対して３１．１度であった（図１３参照）。【０１４９】
この結果から、微粒子を含む配向膜組成物の方が、設計値に近いツイスト角が得られ、高い配向規制力を示すことが分かった。【０１５０】
比較例２
実施例１〜７および比較例１のような配向膜組成物を用いての薄膜形成に代えて、スパッタ法によって基板の上に膜厚が約２００ｎｍのＳｉＯ２膜を成膜した。その他は、実施例１と同様にして液晶セルを作製した。この液晶セルについて、実施例１と同様にしてツイスト角を測定したところ、その値は設計値４５度に対して１９．５度であった（図１３参照）。【０１５１】
比較例３
実施例１〜７および比較例１のような配向膜組成物を用いての薄膜形成に代えて、スパッタ法によって基板の上に膜厚が約２００ｎｍのＳｉＯＮ膜を成膜した。その他は、実施例１と同様にして液晶セルを作製した。この液晶セルについて、実施例１と同様にして耐光性を評価したところ、図１４に示すような変化を見せた。すなわち、積算光量が５Ｗｈ/ｍｍ２のときのツイスト角の変化率は実施例７より大きかった。また、外観の変化も大きかったため、この時点で試験を中止した。【０１５２】
比較例４
微粒子原料とマトリックス成分原料とを、微粒子原料中のＳｉＯ２の質量と、マトリックス成分原料のＳｉＯ２換算質量との合計量に対し、微粒子が３０質量％の割合で存在するように混合した以外は、実施例１と同様にして液晶セルを作製した。この液晶セルについて、実施例１と同様にしてツイスト角を測定したところ、その値は設計値４５度に対して２９．７度であった（図１３参照）。【０１５３】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2007年6月28日出願の日本特許出願2007−170507及び2007年11月20日出願の日本特許出願2007−300408に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明により得られる配向膜は、例えば、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、情報端末機器、車両などの計器類、デジタルカメラ、ビデオカメラ、プリンタ若しくは光通信用機器、または、プロジェクタ関連部品などに適用することができる。特に、プロジェクタ関連部品には、非常に強い耐光性が求められることから、本発明によって得られる配向膜、なかでも無機材料を用いた配向膜は好適である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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2009001906.tif 000024
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