(57)【要約】【課題】外力に対しても液晶層の膜厚を一定に保持するスペーサ構造を有し、スペーサおよび配向膜のいずれの近傍においても液晶分子が一様に配向されて良好な表示機能を発揮することができ、大きい素子強度を確保し得る液晶表示素子とその製造方法を提供する。【解決手段】１対の透明基板１ａ、１ｂが対向配置され、各透明基板１ａ、１ｂの内側に透明電極６ａ、６ｂが積層され、透明電極６ａの内側には配向膜７が、透明電極６ｂの内側には、配向膜３とスペーサ２を一体化してなるスペーサ付配向膜Ｐが設けられ、液晶４が充填されてなる。スペーサ付配向膜Ｐの樹脂は、スペーサ２と配向膜３の表面分子が互いに同一方向に配向されるように処理されている。なお、液晶の漏出を防止するための封止剤５と、配向膜３の分子配向を制御するための配向下地層８が配されている。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟むように配置された２枚の透明基板のうち少なくとも一方に、該液晶層の厚みを決めるためのスペーサと該液晶層中の液晶を配向させるための配向膜とを、一体的に、かつ同一の樹脂材料にて形成したスペーサ付配向膜を配設されてなり、
該配向膜と該スペーサとは、該樹脂材料の表面の分子が互いに同一方向に配向されてなることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記透明基板と前記スペーサ付配向膜との間に、該スペーサ付配向膜の分子配向を制御する配向下地層が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記樹脂材料は、光硬化性または熱硬化性の液晶性モノマにより構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記スペーサ付配向膜は、２色性色素を添加されてなり、該２色性色素は、前記樹脂材料が配向制御された方向と同一方向に分子配向されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項５】
液晶層を挟むように配置された２枚の透明基板のうち少なくとも一方に、該液晶層の厚みを決定するスペーサと液晶を配向させるための配向膜とを、同一の樹脂材料にて一体的に形成してなるスペーサ付配向膜を配設した液晶表示素子の製造方法において、
該スペーサ付配向膜の生成工程において、まず、スペーサを形成するための溝をパターニングし、該溝を含む金型の表面に、該配向膜に対して分子配向機能を付与する剥離層を付設し、次に、該金型を前記透明基板上に塗布された樹脂材料に押圧せしめて、該金型形状を転写するとともに該樹脂材料に対して分子配向機能を付与し、この後、該樹脂材料を硬化させて、前記金型から離型することにより形成することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
前記配向膜に対して配向機能を付与させ得るように、該剥離層の表面にラビング処理を施しておく、または該剥離層の下地層として配向層を生成しておく、ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶を用いて光を変調する液晶表示素子およびその製造方法に関し、特に低消費電力かつ高速な階調画像表示が必要とされるフラットパネルディスプレイやフレキシブルディスプレイに好適な液晶表示素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイが広く普及し、携帯電話用の小型ディスプレイからノート型パソコン用の中型ディスプレイ、さらにはテレビ用の大型ディスプレイまで製品化されるようになった。これまでの液晶ディスプレイパネルは、基板にガラスが用いられてきたが、柔軟性の高いプラスティックフィルム基板が適用できれば、自由に丸めて持ち運べる巻物型のディスプレイや、プロジェクタが不要なスクリーン型の大型ディスプレイ等、種々の新しいディスプレイの実現も可能となる。しかし、素子の基板として薄いガラス板や柔軟なプラスティックフィルム等を用いる場合、素子に物理的外圧が加えられると基板が容易に変形する。そのため、基板上にスペーサを散布して基板間のギャップを保持する手法が知られているが、このような手法では、基板の変形に伴いスペーサが移動して液晶層の膜厚の均一性が損われるため、光変調特性が変動してしまう。
【０００３】
そこで、周面に熱可塑性の樹脂を物理的にコーティングしたスペーサを基板上に散布し、熱処理により基板に接着させてスペーサの移動を防ぐ手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この手法では表面処理層が該散布時に剥がれ易く、液晶中に溶解して液晶を汚染するため、液晶光変調器の光変調特性が劣化するという問題があった。
【０００４】
また、上記手法で問題となる樹脂の剥離や溶解を防ぐために、周面に熱可塑性の樹脂を化学結合させたスペーサを基板上に散布し、熱処理により基板に接着する手法が知られている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、この手法によっては、スペーサと基板との接着力が、物理的に接着する場合に比べて弱く、外圧が加わるとスペーサが基板から剥離し易いという問題があった。
【０００６】
一方、スペーサを基板上に直接作製する手法が知られている。特に、フォトリソグラフィ法を用い、フォトレジスト材料を規則的に基板上に形成していく手法が知られている。
【０００７】
しかし、液晶を配向させるための配向膜を、スペーサ作成後に形成した場合、スペーサ近傍のラビング不良等により液晶配向が乱れるという問題があった。一方、ラビングがなされた配向膜を形成した後にスペーサを作成した場合、スペーサ作成のためのレジストにより配向膜が汚染されるという問題があった。さらに、耐熱性や耐薬品性の低いプラスティックフィルム基板を用いた場合、基板の熱変形が生じたり、高強度のスペーサを作成できない等という問題もあった。
【０００８】
このような問題解決のため、近年、配向膜とスペーサを、一体的に形成する手法が開発されている（下記特許文献３、４参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−９４４２４号公報
【特許文献２】特開平９−２３５５２７号公報
【特許文献３】特開平１１−１６０７０８号公報
【特許文献４】特開２００６−３０２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献３、４記載の技術においては、液晶分子の配向制御が配向膜の樹脂表面の形状異方性に依存しており、このため液晶分子に対する配向規制力が弱いばかりでなく、配向膜の配向機能による液晶分子の配向方向に揃うように、液晶分子を配向させる機能をスペーサにもたせることが原理的に難しかった。
このため、スペーサおよび配向膜を一体形成しても、配向機能の大幅な改善とはなっていなかった。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、外力に対しても液晶層の膜厚を一定に保持するスペーサ構造を有し、スペーサおよび配向膜のいずれの近傍においても液晶分子が一様に配向されて良好な表示機能を発揮し得るとともに、大きい素子強度を確保し得る液晶表示素子とその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の液晶表示素子は、
液晶層を挟むように配置された２枚の透明基板のうち少なくとも一方に、該液晶層の厚みを決めるためのスペーサと該液晶層中の液晶を配向させるための配向膜とを、一体的に、かつ同一の樹脂材料にて形成したスペーサ付配向膜を配設されてなり、
該配向膜と該スペーサとは、該樹脂材料の表面の分子が互いに同一方向に配向されてなることを特徴とするものである。
【００１３】
また、上記液晶表示素子において、前記透明基板と前記スペーサ付配向膜との間に、該スペーサ付配向膜の分子配向を制御する配向下地層が形成されてなることが好ましい。
【００１４】
また、上記液晶表示素子において、前記樹脂材料は、光硬化性または熱硬化性の液晶性モノマにより構成されていることが好ましい。
【００１５】
また、上記液晶表示素子において、前記スペーサ付配向膜は、２色性色素を添加されてなり、該２色性色素は、前記樹脂材料が配向制御された方向と同一方向に分子配向されていることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の液晶表示素子の製造方法は
液晶層を挟むように配置された２枚の透明基板のうち少なくとも一方に、該液晶層の厚みを決定するスペーサと液晶を配向させるための配向膜とを、同一の樹脂材料にて一体的に形成してなるスペーサ付配向膜を配設した液晶表示素子の製造方法において、
該スペーサ付配向膜の生成工程において、まず、スペーサを形成するための溝をパターニングし、該溝を含む金型の表面に、該配向膜に対して分子配向機能を付与する剥離層を付設し、次に、該金型を前記透明基板上に塗布された樹脂材料に押圧せしめて、該金型形状を転写するとともに該樹脂材料に対して分子配向機能を付与し、この後、該樹脂材料を硬化させて、前記金型から離型することにより形成することを特徴とするものである。
【００１７】
上記液晶表示素子の製造方法において、前記配向膜に対して配向機能を付与させ得るように、該剥離層の表面にラビング処理を施しておく、または該剥離層の下地層として配向層を生成しておく、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の液晶表示素子においては、液晶を挾む２枚の透明電極付き透明基板のうち少なくとも一方に、スペーサと配向膜が同じ樹脂材料を用いて一体的に形成することにより、良好な表示機能と素子強度を備えた液晶表示素子を得ることができる。
【００１９】
また、本発明の液晶表示素子においては、スペーサと配向膜を一体的に形成してなるスペーサ付配向膜を設けたことから、スペーサの剥離等の問題が生じ難く、大きい素子強度を確保することができる。
【００２０】
また、本発明の配向膜は形成時の配向制御により液晶に対する配向機能を発現することが可能であるため、直接ラビングすることが不要となり、スペーサ付配向膜のラビング不良の問題が解消できる。
【００２１】
また、スペーサの分子配向を、配向膜の分子配向と同一方向となるように制御することが可能であるから、配向膜の表面近傍からスペーサの表面近傍までの領域に亘り、一方向に、かつ一様に近い状態で液晶分子を配向させることができ、良好な表示機能を得ることができる。
【００２２】
また、本発明の液晶表示素子の製造方法によれば、上記効果に加え、前記スペーサ付配向膜に、所定の微細構造を備えた金型を押付け、この状態で樹脂材料を硬化させることにより前記スペーサ付配向膜を容易に得ることができるため、基板の熱変形や耐薬品性等の影響が極めて小さく、素子強度に優れたスペーサ構造を得ることができる。
【００２３】
したがって、本発明により、フラットディスプレイ等の大型化や軽量化、さらには対衝撃性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態に係る液晶表示素子およびその製造方法について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示素子の模式的構成（断面図）を示す。本実施形態の液晶表示素子は透過型に構成されたものであって、１対の透明基板１ａ、１ｂが対向配置され、それぞれの透明基板１ａ、１ｂの内側に透明電極６ａ、６ｂが積層され、これら透明電極６ａ、６ｂのうち、透明電極６ａの内側には配向膜７が、一方透明電極６ｂの内側には、配向膜３と液晶層の厚みを保持するスペーサ２からなるスペーサ付配向膜Ｐが設けられ、さらに配向膜７とスペーサ付配向膜Ｐの間にネマティック型等の液晶４が充填されてなる。さらに本実施形態のものにおいては、液晶４の漏出を防止するための封止剤５と、配向膜３の分子配向を制御するための配向下地層８を備えている。
【００２６】
上記液晶表示素子では、透明電極６ａ、６ｂ間に電圧が印加されると、液晶４の分子配列を変化させることができ、液晶４に入射した光を外部電圧により変調することが可能となる。
【００２７】
その際の光変調方法としては、電圧印加により光散乱状態を制御する方法や、上記液晶表示素子を１対の偏光板で挟み、かつ電圧印加に応じて液晶４に入射した光の偏光状態を変えることにより透過率を制御する方法等の、液晶表示素子の種々の表示手法を採用することができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、スペーサ２が配向膜３と一体形成されて、スペーサ付配向膜Ｐを形成しているため、液晶内部で移動することなく液晶層の厚みを一定に保つことができる。
【００２９】
上記スペーサ付配向膜Ｐの表面の樹脂は、スペーサ２と配向膜３の表面分子が互いに同一方向に配向されるように分子配向しており、この樹脂の分子配向方向に液晶分子が配向するため、対向基板側配向膜７との間に液晶４を挟むことにより液晶の配列を良好に制御することができる。その際、スペーサ付配向膜Ｐや対向基板側配向膜７は、配向のプレチルト角を制御することが可能であり、水平配向膜から垂直配向膜まで自由に選択できる。特に、透明基板１ａ、１ｂの基板面に水平に配向される水平配向、および該基板面に垂直に配向される垂直配向においては、液晶の分子配向が良好な一様性を示すことが確認されている。
【００３０】
また、対向基板側配向膜７は、必ずしもスペーサ付配向膜Ｐと同じ材料により形成せずともよく、例えばラビング処理もしくは光配向処理されたポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、あるいは斜方蒸着されたＳｉＯ、ＳｉＯ２等、配向膜として機能する種々の材料を用いることができる。
【００３１】
また、配向膜３の膜厚としては、分子配向制御の点からは１μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは５００ｎｍ以下であるが、１μｍより大きな厚みとすることも可能であり、この場合には、高い絶縁性を確保することも可能である。
【００３２】
また、配向膜３の表面分子を配向制御させて配向膜としての機能を十分に得るためには、後述するように配向下地層８等を設けて確実に分子配向制御しておくことが好ましい。
【００３３】
また配向膜３の表面に微小な凹凸構造を形成すると、配向膜の配向制御機能に加えてこの凹凸による配向制御機能も持たせることができ、配向規制力の調整が容易となる等の効果を得ることができる。例えばストライプ状の凹凸構造を形成すると、液晶分子をこのストライプの方向に沿って配向させることが可能となる。
【００３４】
その場合、この凹凸構造のストライプピッチとしては、液晶分子に対して十分な配向機能を付与する観点からは数ｎｍ〜数１００ｎｍ程度とすることが望ましいが、１μｍ以上の構造とすることも勿論可能である。
【００３５】
また凹凸構造の形状としては、上述のストライプ形状の様に凹凸構造が一方向に連なった形状が液晶分子の配向制御に有利ではあるが、例えば円柱状、円筒状、角柱状、角錐状、波状等の他の種々の形状をとることも可能であり、さらに必ずしも対称形状や規則的な形状に限られるものではない。
【００３６】
なお、配向膜表面の分子配向方向と、凹凸構造により制御される液晶分子の配向方向とは、必ずしも一致させずともよい。
【００３７】
また、スペーサ２は必ずしも対向基板側と接着する必要はないが、熱硬化、光硬化等を利用して基板表面に接着させれば、より大きい素子強度を得ることができる。
【００３８】
なお、スペーサ２の形状としては、円形、四角形、多角形、ストライプ状、格子状等種々の形状を採用することができる。
【００３９】
またスペーサ２の高さや幅、密度等は適宜変更することが可能である。例えば、スペーサ２の高さは、強誘電性液晶素子の場合には３μｍ以下であることが望ましく、またネマティック液晶では３〜７μｍ程度であることが望ましいが、勿論これらの範囲に限られるものではない。
【００４０】
上述したように、本実施形態のものでは、スペーサ付配向膜Ｐ全体として分子配向させているので、配向膜３の表面近傍からスペーサ２の表面近傍までの領域に亘り、一方向に、かつ一様に近い状態で液晶分子を配向させることができる等の効果を得ることができる。
【００４１】
さらにスペーサ付配向膜Ｐの内部に２色性色素材料を添加し、この２色性色素を、スペーサ付配向膜Ｐを構成する分子の配向方向に分子配向させることにより、偏光板として機能させることができる。この場合、透明基板１ｂの外側に必ずしも偏光板を配置する必要がなくなるため、素子の厚みを大幅に低減することができ、さらに透明基板１ａ、１ｂにプラスティック基板を用いた際には、その基板の複屈折性が表示に与える影響を解消することができる。
【００４２】
なお、本実施形態において、透明基板１ｂ上に配向膜３とスペーサ２の一体化構造（スペーサ付配向膜Ｐ）が設けられた構成とされているが、透明基板１ｂを直接加工することにより、スペーサ付配向膜Ｐが透明基板１ｂと一体化された構成とされていてもよい。この場合、加工する透明基板１ｂ側に透明電極６ｂを形成するプロセスは透明基板１ｂの加工前であっても加工後であってもよく、例えば分子配向性を持つ導電性高分子材料を用いれば配向膜と同様の配向機能を発揮せしめることができる。インプレーン配向モードのように片側のみの電極で駆動する場合には特に加工する基板側に透明電極を形成する必要はない。
【００４３】
また、上記液晶４としては、ネマティック液晶、コレステリック液晶あるいはスメクティック液晶等の種々のタイプの液晶を用いることができる。
【００４４】
ただし高速応答を得るには、低粘性かつ高弾性の液晶材料が適しており、化学構造としては、液晶４の屈折率異方性Δｎ（Δｎ＝異常光屈折率ｎｅ−常光屈折率ｎｏ）が大きいシアノ系、ビフェニール系、ターフェニール系、ピリミジン系、トラン系あるいはフッ素系等のネマティック液晶が適している。
【００４５】
また片面のみ液晶を配向させるモードを用いることもでき、対向基板側配向膜７は省略することも可能である。
【００４６】
また液晶モードの代表的なものとしては、ツイストネマティック（ＴＮ）、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）、垂直配向（ＶＡ）、インプレーン配向（ＩＰＳ）、コレステリック配向、ベンド配向（ＯＣＢ）、強誘電性液晶配向、単安定化強誘電性液晶配向（ＶモードやハーフＶモード）、反強誘電性液晶配向、あるいはこれらにポリマを分散させた配向法等が挙げられるが、これら以外にも従来の液晶素子に用いられる種々のモードを適宜採用することができる。
【００４７】
透明基板１ａ、１ｂとしては、例えば厚みが０．４ｍｍ以下の薄くて柔軟なプラスティックフィルムや、例えば厚みが０．７ｍｍ以下の薄いガラス板を用いることが可能である。
【００４８】
上記のプラスティックフィルムの材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、アセチルセルロース、ポリスチレン、ポリエチレンおよびそれらの変性体等が挙げられるが、これらの材料に限られるものではない。
【００４９】
なお、上記実施形態の液晶表示素子にバックライトを設けることにより、高コントラストの液晶表示装置を構成することができる。
【００５０】
さらに、上記液晶表示素子に光反射板や光拡散板を設けることにより、バックライトが不要とされる低消費電力の反射型液晶表示装置を構成することも可能である。
【００５１】
このような反射型液晶表示装置を構成する場合には、上述した実施形態のものにおいて、一方の透明基板１ａ、１ｂを不透明のものとしたり、一方の透明電極６ａ、６ｂを不透明な金属電極に置き換えたりすることも可能である。
【００５２】
同様に上記光反射板の一部に光を透過する窓を設けて半透過型素子を構成することも可能である。
【００５３】
なお、上記透明基板１ａ、１ｂと透明電極６ａ、６ｂの間にカラーフィルタやブラックマトリクス等が設けられていてもよく、さらに基板上には画素を駆動するためのＴＦＴ等を搭載することも可能であり、液晶表示素子に用いられる種々の周知の構造を適宜採用することができる。
【００５４】
次に本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法について説明する。図２は透明基板５０上にスペーサ付配向膜Ｐを形成するための各処理工程を示すものである。
【００５５】
本実施形態では、まず透明基板５０上に配向下地層４０を成膜し、その上に液晶性樹脂材料１０を塗布する（図２（Ａ））。次にスペーサ６０を形成するための溝が形成された金型２０の表面に配向機能付与層として機能する剥離層３０を塗設し、この金型２０を液晶性樹脂材料１０上に押圧する（図２（Ｂ））。この状態において、後述する硬化手法を用いて液晶性樹脂材料１０を硬化させ、この後金型２０から離型することにより、透明基板５０上に配向膜７０とスペーサ６０を一体形成してなるスペーサ付配向膜Ｐを得る（図２（Ｃ））。
【００５６】
本実施形態では、（図２（Ｂ））の状態において、配向下地層４０および剥離層３０の作用により液晶性樹脂材料１０が配向制御された状態となる。
例えば、配向下地層４０および剥離層３０がともに水平配向膜として機能し、その配向規制の方向が互いに平行の場合、液晶性樹脂材料１０は透明基板５０に水平な方向にホモジニアス配向とされることになる。同様に、配向下地層４０および剥離層３０が垂直配向膜として機能する場合には、液晶性樹脂材料１０はホメオトロピック配向とされることになる。
【００５７】
その他の種々の配向状態を採用することも可能であり、例えば、透明電極に電圧を印加して液晶性樹脂材料１０を配向変化させる手法等を採用することが可能である。
【００５８】
上記の状態で液晶性樹脂材料１０を硬化させると、スペーサ付配向膜Ｐにおいて、形成される配向膜７０とスペーサ６０の表面の分子配向が互いに同一方向となるように維持した状態で固定されるため、液晶素子を作製した際に配向膜７０とスペーサ６０の境界領域近傍においても液晶分子に配向規制を与えることができる。
このように、配向下地層４０および剥離層３０の配向規制作用により配向膜７０およびスペーサ６０の分子配向を自由に定めることが可能となる。
【００５９】
また、上記配向下地層４０を配向制御するには、ラビング法や光配向法、あるいは微細な溝を形成する手法等の、従来周知の液晶に適応する種々の配向制御法を用いて行うことができる。
【００６０】
なお、ラビング等により分子配向が可能な導電性高分子材料を透明電極６ａ、６ｂとして用いる場合、配向下地層４０を形成せずともスペーサ付配向膜Ｐの配向膜７０やスペーサ６０の分子配向制御を行うことが可能である。
【００６１】
一方、金型２０に塗設した剥離層３０を配向制御するには、剥離層３０にラビング法や光配向法、あるいは微細な溝を形成する手法等を用いて行うことが可能であるが、剥離層３０の下に、当該剥離層３０を配向規制するように機能する配向下地層（図示せず）を形成することも有効である。この場合、当該配向下地層にラビング法や光配向法、あるいは微細な溝を形成する手法等を適用することも可能である。
【００６２】
なお、剥離層３０の、溝部以外の平坦部分にラビング処理を施すことにより、溝部に入る液晶性樹脂材料１０の少なくとも片側は配向規制がかからないようにすることができ、スペーサ部分の配向制御を弱めることが可能である。
【００６３】
液晶性樹脂材料１０としては、金型２０表面の剥離層３０により分子配向制御が可能な種々の低分子材料や高分子材料を用いることが可能であり、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂、反応硬化性樹脂および熱可塑性樹脂等の材料を用いることができるが、特に耐熱性の低いプラスティック基板に適用する場合、紫外線等で室温でも硬化させることが可能な光硬化性樹脂を用いることが望ましい。また、液晶性樹脂材料１０としては分子配向制御されることが可能な種々の低分子材料や高分子材料を用いることが可能であるが、特に熱硬化性や光硬化性もしくは反応硬化性の液晶性モノマを用いると、分子配向を比較的自由に調整することができるので好ましい。
【００６４】
液晶性樹脂材料１０を形成する具体的な樹脂材料としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル、酢酸ビニル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、メラニン樹脂、ポリエステル、ポリビニルブチラール、ポリビニルカルバゾール、ポリビニールアセテート、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコン樹脂、またはこれらの共重合体等が挙げられるが、これらの高分子樹脂に限られるものではない。
【００６５】
また、液晶性樹脂材料１０として紫外線硬化性の樹脂を用いる場合、例えば、透明基板５０側もしくは図３に示すように金型２０側から紫外光を照射して液晶性樹脂材料１０を硬化させる手法を用いることも可能である。
【００６６】
なお、図３に示すように金型２０側から紫外光を照射する場合には、金型２０として石英やガラス、あるいは石英やガラス上に形成された薄い樹脂膜等の、紫外線を透過する材料を用いる必要があるが、透明基板５０側から紫外光を照射する場合には、例えばシリコン基板上に形成された樹脂膜等の不透明な金型２０を用いることができる。
【００６７】
また金型２０の作製には、ガラスやシリコン等の基板上にネガ型もしくはポジ型のフォトレジストを塗布し、露光・現像により溝等の型を形成するフォトリソグラフィ法を適用することが可能である。
【００６８】
また同様に金型２０の表面、もしくはガラスやシリコン等の基板上に塗布した樹脂材料の表面に、電子線やレーザ光等を照射して溝等のパターンを直接描画することも可能であり、特に電子ビームを用いて描画することにより極めて微細なパターンを形成することができる。
【００６９】
また、光硬化性樹脂を用いる場合、樹脂材料によっては必ずしも紫外光である必要はなく、例えば可視光とすることもできる。
【００７０】
また液晶性樹脂材料１０として熱硬化性樹脂を用いた場合、液晶性樹脂材料１０を配向させた状態で透明基板５０や金型２０を加熱して液晶性樹脂材料１０を熱硬化させることにより、スペーサ付配向膜Ｐを形成することができる。この場合、金型２０がヒータとしての機能を兼ね備えていることが望ましい。
【００７１】
また液晶性樹脂材料１０として熱可塑性樹脂を用いた場合、例えば透明基板５０や金型２０を加熱して液晶性樹脂材料１０を軟化させながら分子配向制御させた後、液晶性樹脂材料１０を冷却することによりスペーサ付配向膜Ｐを形成することが可能である。
【００７２】
さらに、透明基板５０の形成材料が、加熱された際に金型２０の表面の剥離膜３０により分子配向を制御されることが可能な熱可塑性樹脂で構成されている場合には、液晶性樹脂材料１０を透明基板５０上に形成することなく、直接透明基板５０に金型２０を押圧してスペーサ付配向膜Ｐを形成することもできる。
【００７３】
一方、剥離層３０の形成材料としては、配向性機能を付与する機能以外に、スペーサ付配向膜Ｐを形成後に、このスペーサ付配向膜Ｐを金型２０から離型し易くする機能を備えている必要があり、例えばフッ素樹脂等の剥離性の高い材料を用いることが好ましい。
【００７４】
フッ素樹脂材料としては、例えば分子構造の一部にフッ素基（Ｆ）を持つ、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル、酢酸ビニル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、メラニン樹脂、ポリエステル、ポリビニルブチラール、ポリビニルカルバゾール、ポリビニールアセテート、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコン樹脂、またはこれらの共重合体等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
【００７５】
また、形成されたスペーサ付配向膜Ｐが、配向下地層４０もしくは透明基板５０と十分に密着させることができる場合には、剥離層３０の材料として、例えばメタクリル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル、酢酸ビニル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、メラニン樹脂、ポリエステル、ポリビニルブチラール、ポリビニルカルバゾール、ポリビニールアセテート、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコン樹脂、またはこれらの共重合体等を用いることができるが、これらの材料以外の種々の高分子材料を用いることが可能である。
【００７６】
また液晶性樹脂材料１０に２色性色素材料を混入し、この２色性色素材料を液晶性樹脂材料１０とともに分子配向させた状態で紫外線を照射すると、２色性色素材料は配向された状態で固定されるため、スペーサ付配向膜Ｐに偏光板としての機能を付与することが可能となる。
【００７７】
また、図２に示す方法に替えて、例えば、図４に示す如く、金型表面に微細な凹凸構造を形成する変更態様を採用することが可能である。このようにすると、スペーサ付配向膜Ｐの表面に凹凸形状が転写され、この形状による作用と、スペーサ付配向膜Ｐの表面分子の分子配向作用とが相俟って、例えば配向規制力を、より大きなレンジ、かつ大きな自由度をもって調節することが可能となる。
【００７８】
以下、上記変更態様について、具体的な実施例を用いて、さらに説明する。
すなわち、本実施例では、液晶材料としてネマティック液晶を使用し、スペーサ６０および配向膜７０を一体的に形成したスペーサ付配向膜Ｐ用の液晶性樹脂材料１１０として、紫外線硬化性の液晶性アクリル性モノマ（ＤＩＣ社、ＵＣＬ−０１１）を用いた。なお、液晶性樹脂材料１１０と透明基板１５０との間に配向下地層１４０が設けられている。
【００７９】
具体的な作製方法としては、まず金型１２０を形成するために、ＩＴＯ透明電極付きのガラス基板上にポジ型のフォトレジストを成膜する。格子状（２５０μｍ間隔、幅２０μｍ）に遮光されたフォトマスクを用いて紫外線を照射し、現像処理およびべーキング処理を行って、高さ６μｍの溝を形成する。この金型上にフッ素樹脂（ＣＴＸ−８０９Ａ、旭硝子）を成膜し、表面を微細なレー∃ンブラシで一方向に摩擦（ラビング）して配向機能を発現させる。
【００８０】
次に、ポリイミド配向膜をスピンコート法により透明電極（Ｉｎ２０３：Ｓｎ）付きプラスティックフィルム透明基板（ポリカーボネート、厚み０．１ｍｍ）１５０上に塗布し、ラビング処理を行う。この配向下地層１４０が塗布された透明基板１５０に、液晶性モノマ１１０を塗布し（図４（Ａ）参照）、金型１２０とラミネートして液晶性モノマ１１０を分子配向制御する（図４（Ｂ）参照）。次に、室温で紫外線を照射して液晶性モノマ１１０を硬化させ、この後、金型１２０から離型して、透明基板１５０上に分子配向したスペーサ付配向膜Ｐを形成する（図４（Ｃ）参照）。
【００８１】
なお、この後、このスペーサ付配向膜Ｐ上にネマティック液晶（図示せず）を塗布し、ポリイミド配向膜を形成してなる他方の透明基板（図示せず）と、ラビング方向が互いに直交するようにラミネートし、周囲を封止剤でシールして液晶表示素子を作成した。
【００８２】
以上の工程により作成した液晶表示素子（２ｃｍ×３ｃｍ）を１対のクロスニコルの偏光板の間に挟んで透過光を観察したところ、液晶がツイスト（ＴＮ）配向していることが確認され、液晶性モノマ１１０から形成されたスペーサ付配向膜Ｐにより、液晶分子を配向制御できることが実証された。また偏光顕微鏡を用いて観察したところ、一様に配向された壁の近傍でも液晶分子が一様に配向し、ラビング不良に基づく液晶配向の乱れを解消できることが明らかになった。さらに、１対の偏光フィルム間に挟んだ本実施例の液晶表示素子を湾曲させ、透明電極間に電圧を印加して動作させたところ、良好な光変調特性が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施形態に係る液晶表示素子の製造方法の各工程を示す図
【図３】図２（Ｂ）で表される工程において、液晶樹脂材料を紫外線により硬化させてスペーサ付配向膜を形成する様子を示す図
【図４】図２に示す実施形態方法の変更態様の各工程を示す図
【符号の説明】
【００８４】
１ａ、１ｂ、５０、１５０…透明基板
２、６０…スペーサ
３、７０…配向膜
４…液晶
５…封止剤
６ａ、６ｂ…透明電極
７…対向基板側配向膜
８、４０、１４０…配向下地層
１０、１１０…液晶性樹脂材料
２０、１２０…金型
３０、１３０…剥離層
Ｐ…スペーサ付配向膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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