(57)【要約】  複雑な湾曲形状を呈する構造体およびその製造方法を提供する。  所定の減圧雰囲気下で、湾曲形状を有する第１および第２の透明基板とシール材とで密封された間隙内に液晶材料とスペーサとを封止し、液晶セルを製造する（第１の工程）。この液晶セルを大気圧の雰囲気に曝すことにより、液晶材料を空間内に充満せしめ、かつ、前記透明基板の少なくとも何れか一方を圧力の変化によって変形せしめることにより、セルギャップを略均一にする（第２の工程）。
2008007788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の湾曲基板、該第１の湾曲基板と略同一の形状を有しかつ該第１の湾曲基板に対向している第２の湾曲基板、前記両湾曲基板の周縁部全周に設けられかつ前記両湾曲基板を所定距離隔てて接合するとともに両湾曲基板間の間隙を封止するシール材、および前記両湾曲基板と前記シール材とで密封された間隙内に満たされている機能材料、を有する構造体であって、
前記構造体を構成する第１および第２の湾曲基板の組み合わせが、該第１および第２の湾曲基板を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両湾曲基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が両湾曲基板の間隔の最大値よりも小さくなる組み合わせであることを特徴とする構造体。
【請求項２】
第１の湾曲基板、該第１の湾曲基板と略同一の形状を有しかつ該第１の湾曲基板に対向している第２の湾曲基板、前記両湾曲基板の周縁部全周に設けられかつ前記両湾曲基板を所定距離隔てて接合するとともに両湾曲基板間の間隙を封止するシール材、および前記両湾曲基板と前記シール材とで密封された間隙内に満たされている機能材料、を有する構造体であって、
前記構造体を構成する第１および第２の湾曲基板の組み合わせが、該第１および第２の湾曲基板を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両湾曲基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が０．５ｍｍ以下となる組み合わせであることを特徴とする構造体。
【請求項３】
第１の湾曲基板、該第１の湾曲基板と略同一の形状を有しかつ該第１の湾曲基板に対向している第２の湾曲基板、前記両湾曲基板の周縁部全周に設けられかつ前記両湾曲基板を所定距離隔てて接合するとともに両湾曲基板間の間隙を封止するシール材、および前記両湾曲基板と前記シール材とで密封された間隙内に満たされている機能材料、を有する構造体であって、
前記構造体を構成する第１および第２の湾曲基板の組み合わせが、該第１および第２の湾曲基板を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両湾曲基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が前記構造体における両湾曲基板の対向する面を隔てる所定距離の２０倍以下となる組み合わせであることを特徴とする構造体。
【請求項４】
前記両湾曲基板の少なくとも一方が大気圧によって変形させられることにより両湾曲基板の対向する面が所定の形状に矯正され、両湾曲基板の対向する面を隔てる距離の分布が略均一となっている、請求項１〜３のいずれかに記載の構造体。
【請求項５】
前記構造体において、両湾曲基板の対向する面を隔てる距離が１〜３０μｍの範囲内の一定距離である、請求項１〜４のいずれかに記載の構造体。
【請求項６】
前記両湾曲基板の対向する面の間隙に所定の大きさのスペーサが配置され、両湾曲基板の対向する面間が所定の一定の距離に保持されている請求項１〜５のいずれかに記載の構造体。
【請求項７】
機能材料が液体を含む材料である、請求項１〜６のいずれかに記載の構造体。
【請求項８】
前記両湾曲基板の少なくとも一方が透明湾曲基板であり、前記両湾曲基板の対向する面の表面のそれぞれに電極層を有し、機能材料が液晶を含む材料である、請求項１〜７のいずれかに記載の構造体。
【請求項９】
第１の湾曲基板、該第１の湾曲基板と略同一の形状を有しかつ該第１の湾曲基板に対向している第２の湾曲基板、前記両湾曲基板の周縁部全周に設けられかつ前記両湾曲基板を所定距離隔てて接合するとともに両湾曲基板間の間隙を封止するシール材、および前記両湾曲基板と前記シール材とで密封された間隙内に満たされている機能材料、を有する構造体の製造方法であって、
所定の減圧雰囲気下で、第１および第２の湾曲基板と、該両湾曲基板の周縁部全周に配されるシール材とで密封された間隙内に機能材料を封入し、機能材料保持体を製造する第１の工程と、
前記機能材料保持体を大気圧の雰囲気に曝すことにより前記機能材料を前記間隙内に充満せしめ、かつ、前記第１および第２の湾曲基板の少なくとも何れか一方を圧力の変化によって変形せしめることにより、前記機能材料保持体における両湾曲基板の対向する面を隔てる距離を略均一にせしめて構造体を製造する第２の工程と
を有することを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の工程において、一方の湾曲基板の周縁部全周にシール材を設け、該シール材で囲まれた領域内に前記機能材料を供給し、前記減圧雰囲気下で、前記一方の湾曲基板の表面に向かって他方の湾曲基板を押し当てて、前記機能性材料を押し広げるとともに２枚の湾曲基板の間隙内に該機能材料が挟持された密閉空間を形成する、請求項９に記載の構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記構造体を構成する第１および第２の湾曲基板の組み合わせが、該第１および第２の湾曲基板を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両湾曲基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が０．５ｍｍ以下となる組み合わせである、請求項９または１０に記載の構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記構造体を構成する第１および第２の湾曲基板の組み合わせが、該第１および第２の湾曲基板を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両湾曲基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が前記構造体における両湾曲基板の対向する面を隔てる所定距離の２０倍以下となる組み合わせである、請求項９〜１１のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記構造体において、両湾曲基板の対向する面を隔てる距離が１〜３０μｍの範囲内の一定距離である、請求項９〜１２のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項１４】
機能材料とともに所定の大きさのスペーサを封入する、請求項９〜１３のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項１５】
機能材料が液体を含む材料である、請求項９〜１４のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【請求項１６】
前記両湾曲基板の少なくとも一方が透明湾曲基板であり、前記両湾曲基板の対向する面の表面のそれぞれに電極層を有し、機能材料が液晶を含む材料である、請求項９〜１５のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体およびその製造方法に関し、特に自動車の調光ルーフガラスや調光サイドウインドウ等に好適な液晶素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用サンルーフに調光機能を持たせるため、エレクトロクロミックガラスや液晶調光フィルムを２枚のガラス板の間に挟んだ調光合わせガラスが提案されている。特許文献１には、２枚のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムで液晶層を挟んで作られた液晶素子を、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）変性樹脂からなる２枚の中間膜で挟み、これをさらに２枚のガラス板で挟持して作られたサンルーフが開示されている。【０００３】
【特許文献１】特開平６−１８８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、エレクトロクロミックガラスを用いて作られた調光ガラス窓は、短時間で光の透過／不透過状態を変化させることが困難であるという問題がある。また、特許文献１に開示されている、樹脂フィルムで液晶層を挟んで作られたシート状の液晶素子を２枚のガラス板で挟持する構造では、ガラス板の形状が複雑な湾曲形状である場合に、液晶素子をガラス板の形状に十分に追従させることが困難となり、液晶素子の周辺部にしわが生じやすいといった問題がある。
また、液晶素子を製造する方法としては、以下の方法が知られている。
［吸引法］一対の基板をシール材を介して貼り合わせて作製されるセルのシール材の部分に２箇所以上の切り欠きを設け、切り欠きの一方を液晶組成物に浸し、他方より吸引する方法。
［真空注入法］減圧条件下でシール材の部分に１箇所以上の切り欠きを設けたセルの切り欠き部を液晶組成物に浸漬し、浸漬した状態のままで大気圧に戻しセルの内圧と大気圧の差圧にてセル中に液晶組成物を充填させる方法。
［ＯＤＦ（one-drop-fill）法］一対の基板のうち一方の基板の表面に所定量の液晶組成物を滴下し、つぎに減圧条件下で前記液晶組成物が滴下された基板と他方の基板とをシール材を介して貼り合わせる方法。なお、ＯＤＦ法は液晶滴下法、真空滴下法などとも呼ばれる。
これらの方法のうち、大型の液晶素子を作製する方法としては、短時間でセルに液晶組成物を充填できることからＯＤＦ法が有効である。前記の調光ガラス窓に用いられる液晶素子も電子デバイス等に適用される液晶素子と比較して大型であり、その製造方法としてはＯＤＦ法が有効である。一方、車両用窓（前述のサンルーフなど）として用いられる調光ガラス窓は、平板形状ではなく湾曲した形状を有する場合がある。湾曲形状の基板は平板形状の基板を曲げ加工して作られるが、曲げ加工の精度など製造工程上の制約によって２枚の湾曲基板の形状が一致しないことがある。このような形状が一致しない２枚の湾曲基板を用いて液晶素子を作製する際には、液晶素子における基板間の間隔を一定の大きさにすることが困難である問題があった。【０００５】
本発明はこのような課題を解決するものであり、湾曲形状を呈する構造体（特に、液晶素子）およびその製造方法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】
【０００６】
以上の目的を達成するために本発明は、以下の発明を提供する。
［１］第１の湾曲基板、該第１の湾曲基板と略同一の形状を有しかつ該第１の湾曲基板に対向している第２の湾曲基板、前記両湾曲基板の周縁部全周に設けられかつ前記両湾曲基板を所定距離隔てて接合するとともに両湾曲基板間の間隙を封止するシール材、および前記両湾曲基板と前記シール材とで密封された間隙内に満たされている機能材料、を有する構造体であって、前記構造体を構成する第１および第２の湾曲基板の組み合わせが、該第１および第２の湾曲基板を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両湾曲基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が両湾曲基板の間隔の最大値よりも小さくなる組み合わせであることを特徴とする構造体。【０００７】
［２］第１の湾曲基板、該第１の湾曲基板と略同一の形状を有しかつ該第１の湾曲基板に対向している第２の湾曲基板、前記両湾曲基板の周縁部全周に設けられかつ前記両湾曲基板を所定距離隔てて接合するとともに両湾曲基板間の間隙を封止するシール材、および前記両湾曲基板と前記シール材とで密封された間隙内に満たされている機能材料、を有する構造体であって、前記構造体を構成する第１および第２の湾曲基板の組み合わせが、該第１および第２の湾曲基板を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両湾曲基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が０．５ｍｍ以下となる組み合わせであることを特徴とする構造体。【０００８】
［３］第１の湾曲基板、該第１の湾曲基板と略同一の形状を有しかつ該第１の湾曲基板に対向している第２の湾曲基板、前記両湾曲基板の周縁部全周に設けられかつ前記両湾曲基板を所定距離隔てて接合するとともに両湾曲基板間の間隙を封止するシール材、および前記両湾曲基板と前記シール材とで密封された間隙内に満たされている機能材料、を有する構造体であって、前記構造体を構成する第１および第２の湾曲基板の組み合わせが、該第１および第２の湾曲基板を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両湾曲基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が前記構造体における両湾曲基板の対向する面を隔てる所定距離の２０倍以下となる組み合わせであることを特徴とする構造体。【０００９】
［４］前記両湾曲基板の少なくとも一方が大気圧によって変形させられることにより両湾曲基板の対向する面が所定の形状に矯正され、両湾曲基板の対向する面を隔てる距離の分布が略均一となっている、［１］〜［３］のいずれかに記載の構造体。
［５］前記構造体において、両湾曲基板の対向する面を隔てる距離が１〜３０μｍの範囲内の一定距離である、［１］〜［４］のいずれかに記載の構造体。【００１０】
［６］前記両湾曲基板の対向する面の間隙に所定の大きさのスペーサが配置され、両湾曲基板の対向する面間が所定の一定の距離に保持されている［１］〜［５］のいずれかに記載の構造体。
［７］機能材料が液体を含む材料である、［１］〜［６］のいずれかに記載の構造体。
［８］前記両湾曲基板の少なくとも一方が透明湾曲基板であり、前記両湾曲基板の対向する面の表面のそれぞれに電極層を有し、機能材料が液晶を含む材料である、［１］〜［７］のいずれかに記載の構造体。【００１１】
［９］第１の湾曲基板、該第１の湾曲基板と略同一の形状を有しかつ該第１の湾曲基板に対向している第２の湾曲基板、前記両湾曲基板の周縁部全周に設けられかつ前記両湾曲基板を所定距離隔てて接合するとともに両湾曲基板間の間隙を封止するシール材、および前記両湾曲基板と前記シール材とで密封された間隙内に満たされている機能材料、を有する構造体の製造方法であって、所定の減圧雰囲気下で、第１および第２の湾曲基板と、該両湾曲基板の周縁部全周に配されるシール材とで密封された間隙内に機能材料を封入し、機能材料保持体を製造する第１の工程と、前記機能材料保持体を大気圧の雰囲気に曝すことにより前記機能材料を前記間隙内に充満せしめ、かつ、前記第１および第２の湾曲基板の少なくとも何れか一方を圧力の変化によって変形せしめることにより、前記機能材料保持体における両湾曲基板の対向する面を隔てる距離を略均一にせしめて構造体を製造する第２の工程とを有することを特徴とする構造体の製造方法。【００１２】
［１０］前記第１の工程において、一方の湾曲基板の周縁部全周にシール材を設け、該シール材で囲まれた領域内に前記機能材料を供給し、前記減圧雰囲気下で、前記一方の湾曲基板の表面に向かって他方の湾曲基板を押し当てて、前記機能性材料を押し広げるとともに２枚の湾曲基板の間隙内に該機能材料が挟持された密閉空間を形成する、［９］に記載の構造体の製造方法。【００１３】
［１１］前記構造体を構成する第１および第２の湾曲基板の組み合わせが、該第１および第２の湾曲基板を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両湾曲基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が０．５ｍｍ以下となる組み合わせである、［９］または［１０］に記載の構造体の製造方法。【００１４】
［１２］前記構造体を構成する第１および第２の湾曲基板の組み合わせが、該第１および第２の湾曲基板を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両湾曲基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が前記構造体における両湾曲基板の対向する面を隔てる所定距離の２０倍以下となる組み合わせである、［９］〜［１１］のいずれかに記載の構造体の製造方法。【００１５】
［１３］前記構造体において、両湾曲基板の対向する面を隔てる距離が１〜３０μｍの範囲内の一定距離である、［９］〜［１２］のいずれかに記載の構造体の製造方法。
［１４］機能材料とともに所定の大きさのスペーサを封入する、［９］〜［１３］のいずれかに記載の構造体の製造方法。【００１６】
［１５］機能材料が液体を含む材料である、［９］〜［１４］のいずれかに記載の構造体の製造方法。
［１６］前記両湾曲基板の少なくとも一方が透明湾曲基板であり、前記両湾曲基板の対向する面の表面のそれぞれに電極層を有し、機能材料が液晶を含む材料である、［９］〜［１５］のいずれかに記載の構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、２枚の湾曲基板で挟持された機能材料を有する構造体（特に、液晶素子）を提供することができる。さらに、形状が完全には一致しない２枚の湾曲基板を用いて液晶素子を製造する場合であっても、液晶素子における基板間の間隔を一定の大きさに保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）本発明に係る液晶素子の一つの実施の形態を示す平面図、（ｂ）Ａ−Ａ’線断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ’線断面図、（ｄ）Ｃ−Ｃ’線断面図である。
【図２】本発明に係る真空積層工程の一つの実施の形態を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）透明基板１０１を示す平面図、（ｂ）透明基板１０２を示す平面図である。
【図４】（ａ）真空チャンバを示す一部破断断面図、（ｂ）受け台を示す上面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）真空積層の様子を模式的に示した断面図である。
【図６】透明基板の曲げ成形工程を示すフローチャートである。
【図７】透明基板の曲げ成形工程を模式的に示す説明図である。
【図８】曲げ成形システムの一つの実施の形態を示す一部破断側面図である。
【図９】透明基板の搬送に用いられるシャトルの一つの実施の形態を示す上面図、（ｂ）Ｄ−Ｄ’線断面図である。
【図１０】（ａ）曲げ成形後の２枚の重ね合わせられた透明基板の側面図、（ｂ）２枚の透明基板同士のギャップを測定する際に用いられる測定ラインと測定点とを示す説明図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）本発明の一実施例による測定結果を示すグラフである。
【図１２】（ａ）、（ｂ）比較例による測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１９】
１００：液晶素子
１０１、１０２：透明基板
１０１ａ、１０２ａ：透明電極
１０１ａ’、１０２ｂ’：引き出し電極
１０１ｂ、１０２ｂ：絶縁膜
１０１ｃ、１０２ｃ：配向膜
１０３：シール材
１０４：複合体層
１０５：スペーサ
２００：真空積層装置
２０１：受け台
２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ：ピン
２０２：モールド
２０３：真空チャンバ
３００：曲げ成形システム
３０１：加熱炉
３０２：エレベータ
３０３：扉
３０４：シャトル
３０５：リングフレーム
３０６：搬送機構
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、面積が０．０４〜２ｍ２の基板に好ましく適用される。この範囲の面積の基板としては、おおよそ２００ｍｍ×２００ｍｍ〜１０００ｍｍ×１６００ｍｍ（好ましくは３００ｍｍ×３００ｍｍ〜８００ｍｍ×１６００ｍｍ）のサイズの基板が相当する。また、湾曲形状とは基板の１辺の曲率半径が８００Ｒ〜５０００Ｒの範囲にあることを意味する。基板の厚さは１〜３ｍｍである。
本発明における機能材料は液体を含む材料であることが好ましい。構造体中の機能性材料が液体を含む材料である場合、形状が充分に一致しない２枚の湾曲基板を用いて構造体を作製すると、湾曲基板間の間隔を一定の大きさにすることが困難となるばかりでなく、シールが不充分となり液体の漏れや空気の進入を招きやすい。本発明における機能材料は液晶物質などの液体のみからなっていてもよい。また、後述の液晶／硬化物複合体などの液体と固体物質の複合体、固体微粒子分散液体などの液体と固体を含む材料であってもよい。
本発明は、機能材料が液体を含む材料であってかつ大型の構造体であることが好ましい。従来、液体を含みかつ湾曲した大型の構造体を製造することは困難であった。特にそのような大型の２枚の湾曲基板の間隙が数十μｍ以下のきわめて薄いものでかつ均一な間隙を必要とする構造体（後述の液晶素子など）を製造することは困難であった。本発明はこのような構造体およびそれを製造できる方法を提供する。【００２１】
以下に、本発明について、構造体が液晶素子である場合の実施形態を例にとって説明する。なお、液晶素子においては少なくとも一方の湾曲基板は透明な湾曲基板である必要があり、通常調光ガラス窓などに用いられる液晶素子おいては両湾曲基板とも透明な湾曲基板が使用される。以下、液晶素子における透明な湾曲基板を透明基板ともいう。また、液晶素子においては、液晶を駆動するために両湾曲基板の対向する面の表面のそれぞれに電極層を有する。２つの電極層の少なくとも一方は透明な電極層である必要がある。以下、透明な電極層を透明電極ともいう。
図１（ａ）は本発明の液晶素子の一つの実施の形態を示す平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ’線断面図、同図（ｃ）はＢ−Ｂ’線断面図、同図（ｄ）はＣ−Ｃ’線断面図である。図１（ａ）には、液晶素子１００の主要な構成として、透明基板１０１、透明電極１０１ａ、絶縁膜１０１ｂ、配向膜１０１ｃ、透明基板１０２、透明電極１０２ａ、引き出し電極１０２ａ’、絶縁膜１０２ｂ、配向膜１０２ｃ、シール材１０３、スペーサ１０５および複合体層１０４が開示されている。【００２２】
透明基板１０１と透明基板１０２とは互いに対向して配設され、両透明基板の周縁部の全周にはシール材が設けられている。両透明基板はこのシール材により所定距離隔てて接合されるとともに両透明基板の間隙が封止されている。本発明において「基板の周縁部全周にシール材が設けられる」とは、２枚の湾曲基板とシール材とで密封された間隙を形成することができる限りにおいてシール材が設けられる位置を適宜決定できるものであり、湾曲基板のエッジ（面と面とが交わって形成される稜線）までシール材が到達しない箇所があってもよいことを意味する。たとえば、図１（ｃ）に示すように、液晶素子のある部分では、透明基板１０１については、シール材１０３のエッジは透明基板１０１のエッジと一致している。しかし、透明基板１０２については、シール材１０３のエッジは透明基板１０２のエッジよりも内側に位置している。透明基板１０１、１０２とシール材１０３とは前記のような位置関係を保って密封された間隙を形成し、本発明においては、このような態様も「基板の周縁部全周にシール材が設けられる」とする。
前記両透明基板と前記シール材とで密封された間隙内には、液晶材料の層として、液晶と硬化物との複合体の層１０４が挟持されている（以下、液晶と硬化物との複合体を「液晶／硬化物複合体」、または単に「複合体」とも記載する。）。複合体層１０４の代わりに、硬化物を含まない液晶のみの層を用いてもよい。透明基板１０１および１０２は、電気的に絶縁性の透明基板である。透明基板としては、例えばガラス基板、またはポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂基板が用いられる。これらのガラス基板や樹脂基板の厚さは、通常、０．４〜１０ｍｍの範囲の一定の厚さを有する。
本発明の液晶素子を表示装置等の用途に使用する場合は、透明基板１０１および１０２の何れか一方に不透明な基板を用いてもよい。【００２３】
本発明によれば、湾曲形状を有する透明基板１０１と透明基板１０２とを用いて、両透明基板間の対向する面を隔てる距離が所定の一定距離に保持された液晶素子を作製することができる。以下、液晶素子における両透明基板の対向する面を隔てる距離をセルギャップとも記載する。
２枚の湾曲基板の形状は、曲げ成形工程の製造工程上の制約から必ずしも同一の形状にはならないことが多い。よって、該２枚の湾曲基板を対向する面がほぼ平行になるように重ね合せた場合、基板同士の間に隙間が生じ、液晶素子とした場合にセルギャップが所定の一定距離にならないことが懸念される。しかし、本発明によれば、前記のような形状が完全に一致しない湾曲形状の基板を用いても、セルギャップが所定の一定距離に保持された液晶素子を作製することができる。
本発明においては、セルギャップが所定の一定距離に保持された液晶素子の作製が容易であることから、それぞれが湾曲形状を有する透明基板１０１と透明基板１０２とは、略同一の形状を有することが好ましい。ここで「略同一の形状」とは、（Ａ）液晶素子を構成する透明基板１０１および透明基板１０２の組合わせが、該透明基板１０１および透明基板１０２を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両透明基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が両湾曲基板の間隔の最大値よりも小さくなる組み合わせであること、（Ｂ）液晶素子を構成する透明基板１０１および透明基板１０２の組合わせが、該透明基板１０１および透明基板１０２を対向する面が略平行になるように重ね合わせかつ両透明基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が０．５ｍｍ以下となる組み合わせであること、または、（Ｃ）液晶素子を構成する透明基板１０１および透明基板１０２の組合わせが、該透明基板１０１および透明基板１０２を対向する面がほぼ平行になるように重ね合わせかつ両透明基板の対向する面内ないし周縁の少なくとも１点で接触させた場合、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が前記構造体における両湾曲基板の対向する面を隔てる所定距離の２０倍以下となる組み合わせであること、を意味する。
本発明においては、透明基板１０１および１０２の組み合わせが前記（Ａ）、（Ｂ）または（Ｃ）の組み合わせであることによって、形状が完全に一致しない２枚の湾曲形状の基板を用いて液晶素子を作製した場合においても、液晶素子における両基板の対向する面を隔てる間隔を略均一にできる。
本発明の構造体において、両基板の対向する面を隔てる間隔を均一にするためには、透明基板１０１および１０２を対向面を同一形状にする必要がある。透明基板１０１と透明基板１０２のみを対向する面が略平行になるように重ね合わせて接触させた場合、対向面が同一形状であれば理論的に対向面は全面で接触する。しかし、実際にはその形状の相違により接触しない部分が生じる。したがって、接触しない部分は弾性変形させて対向面を略同一形状とする必要がある。透明基板１０１と透明基板１０２の対向する面の間にスペーサーなどを介して対向面を隔てる間隔を均一にする場合も同様に、間隔が広い部分は基板を弾性変形させることにより所定の間隔にする必要がある。この場合、間隔の広い部分が基板の端部や周縁部に存在すると、組み立てられた構造体の端部や周縁部に間隔を広げようとする応力が残留する。この応力が大きい場合にはシールの破壊や変形のおそれが生じる。特に後述のような製造工程において、シール材が未硬化の状態において機能材料保持体を減圧雰囲気から大気圧雰囲気に移動させた場合、シールが破壊されるおそれが大きい。一方、間隔の広い部分が基板の端部や周縁部に存在しない場合には、組み立てられた構造体の端部や周縁部に間隔を広げようとする応力が少なくなり、シールの破壊や変形のおそれが少なくなる。
前記（Ａ）においては、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔はそれ以外の部分に存在する最大間隔より小さいことにより、湾曲基板端部に両湾曲基板の間隔を広ける方向の応力が集中するおそれは少ない。したがって、湾曲基板の弾性変形により略同一の形状となった対向面を有する（すなわち、対向する面を隔てる間隔が均一である）構造体が得られ、かつ構造体におけるシールの破壊や変形のおそれは少ない。
前記（Ｂ）において、透明基板１０１および透明基板１０２の組み合わせは透明基板の面積や曲率にもよるが、透明基板の面積が０．０４ｍ２以上０．５ｍ２未満である場合は、両透明基板周縁の間隔が５０μｍ以下となる組み合わせが好ましく、３０μｍ以下となる組み合わせが特に好ましい。また、透明基板の面積が０．５ｍ２以上２ｍ２以下である場合は、両透明基板周縁の間隔が０．４ｍｍ以下となる組み合わせが好ましく、０．２ｍｍ以下となる組み合わせが特に好ましい。
前記（Ｃ）において、両透明基板周縁の間隔は、液晶素子における両透明基板の対向する面を隔てる所定距離の１５倍以下となる組み合わせであることが好ましく、１０倍以下となる組み合わせであることが特に好ましい。
湾曲形状を有する２枚の透明基板は、湾曲基板端部における両湾曲基板の間隔が、面内の両基板の間隔よりも小さいかまたは同じであることが好ましく、小さいことが特に好ましい。湾曲基板端部における両基板の間隔が面内に比して小さいほど、容易に周縁部をシールできる。加えて、両基板の間隔は、必ずしも面内から端部へ向かって単調減少している必要はなく、面中央部と端部との間に、両基板間の距離が面の中央部よりも大きい点があってもよい。さらに、湾曲基板端部における両基板の間隔が面内の全ての点における両基板の間隔よりも小さい必要はなく、面内のある点において両基板の間隔が湾曲基板端部における両基板の間隔より大きくなっている点があってもよい。
なお、本発明においては、透明基板１０１および１０２の組み合わせは、前記（Ａ）と（Ｂ）の両方の条件、前記（Ａ）と（Ｃ）の両方の条件または前記（Ｂ）と（Ｃ）の両方の条件を満たしていてもよく、前記（Ａ）〜（Ｃ）の３つの条件を満たしていてもよい。【００２４】
透明基板１０１の透明基板１０２と対向する側の面には、透明基板１０１よりも一回り小さな略矩形状の透明電極１０１ａが形成されている。同様に、透明基板１０２の透明基板１０１と対向する側の面には、透明基板１０２よりも一回り小さな略矩形状の透明電極１０２ｂが形成されている。透明電極１０１ａおよび１０２ａは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。但し、液晶素子１００を表示パネルとして用いる場合は、透明電極１０１ａおよび１０２ａのうちのいずれか一方に、Ａｌ（アルミニウム）や誘電体多層膜の反射電極を用いてもよい。透明電極１０１ａおよび１０２ａのパターン形状は、液晶素子１００の用途によって適宜選択され、上記のようなベタ電極でもよいし、透明電極１０１ａと１０２ａとが互いに直交して配設されたストライプ形状でもよいし、さらにはマーク、キャラクター、文字、数字または記号等の特定形状であってもよい。【００２５】
透明電極１０１ａおよび１０２ａの上には、それぞれ絶縁膜１０１ｂおよび１０２ｂが成膜されている。さらに、絶縁膜１０１ｂおよび１０２ｂの上には、それぞれ配向膜１０１ｃおよび１０２ｃが形成されている。絶縁膜１０１ｂおよび１０２ｂは、シリカとチタニアのゾルゲル液を焼成する等して作られる。配向膜１０１ｃおよび１０２ｃは、ポリイミド等で作られる。配向膜１０１ｃおよび１０２ｃは、ラビング処理が施されてもよく施されなくてもよく、目的に応じて何れかが適宜選択される。ここで、配向膜１０１ｃおよび１０２ｃのうち少なくとも一方は、液晶を透明基板１０１および１０２の内面に垂直に配向させる配向膜であることが好ましい。具体的にはプレチルト角が６０°以上の配向膜とすることが好ましい。これにより、透過状態での透過率を高くすることができる。【００２６】
シール材１０３は透明基板１０１および１０２の周縁部全周に設けられ、かつ透明基板１０１および１０２を所定距離隔てて接合するとともに両透明基板の間隙を封止し、透明基板１０１および１０２、ならびにシール材１０３で密封された間隙を形成する。
シール材１０３の材料としては、例えば紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が用いられる。具体的には、アクリル系、エポキシ系、シリコーン系またはウレタン系等の樹脂を用いることができる。また、シール材には後述するスペーサが含まれていてもよい。【００２７】
スペーサ１０５は、透明基板１０１と１０２との対向する面の間隙に配置され、液晶素子における両透明基板の対向する面間を所定の一定の距離に保持する（以下、液晶素子における両透明基板の対向する面間の距離をセルギャップとも記載する。）。スペーサ１０５は、前記間隙内に均一に配置される。セルギャップは、スペーサ１０５の直径に概ね一致し、その値は１〜５０μｍが好ましく、１〜３０μｍがさらに好ましく、２〜２０μｍが特に好ましい。セルギャップが小さすぎるとコントラストが低下し、大き過ぎると駆動電圧が上昇してしまう。
スペーサ１０５は、ガラス、シリカまたは架橋したアクリル樹脂等の硬質な材料からなる粒子である。また、液晶素子として（完成品として）運搬されたり使用されたりする状況において、振動等による両透明基板の位置ずれの影響を排除すること等を目的として、透明基板と固着させるための樹脂を表面にコーティングしたスペーサを用いてもよい。スペーサ１０５の形状は球状に限られるものではなく、ファイバー状でもよい。また、リブ状のものを基板１０１または１０２の何れか一方に形成し、これをスペーサとして用いてもよい。【００２８】
複合体層１０４は、透明基板１０１および１０２とシール材１０３とで密封された間隙内に封入されている。複合体層１０４は、液晶と硬化物との複合体からなる。該複合体層１０４は、前記間隙内に液晶と硬化性化合物とを含む液晶材料が封入された状態で前記液晶材料中の硬化性化合物を重合によって硬化して得られる複合体からなることが好ましい。【００２９】
複合体を構成する液晶としては、電界駆動型の材料であるネマティック液晶等が用いられる。液晶としては、２種類以上の液晶を組み合わせて用いてもよい。液晶の誘電率異方性の極性は正負のどちらでもよい。電界による表示を目的とする場合、誘電率異方性が負の液晶を用いるのが好ましい。誘電率異方性が負の液晶を用い、垂直配向膜によって液晶分子の配向方向を透明基板に対して垂直にすることで、透過状態での透過率を高くすることができるからである。また、駆動電圧を低減するためには、誘電率異方性の絶対値が大きいことが好ましい。【００３０】
本発明の実施の形態にかかる液晶素子に用いられる複合体層１０４は、下式（１）で表される二官能重合性化合物（Ａ）の１種以上と、下式（２）で表される二官能重合性化合物（Ｂ）の１種以上と、非重合性の前記液晶とを少なくとも含む液晶材料を重合によって硬化させて得られる複合体の層であることが好ましい。【００３１】
Ａ１-Ｒ１-Ｘ１-（Ｑ３−Ｚ２）ｐ-Ｑ１-Ｚ１-Ｑ２-（Ｚ３-Ｑ４）ｑ-Ｘ２-Ｒ２-Ａ２  （１）【００３２】
Ａ３−Ｒ３−Ａ４  （２）【００３３】
二官能重合性化合物（Ａ）は、複合体中で、剛直性を有する骨格部分を形成する成分である。一方、二官能重合性化合物（Ｂ）は、複合体中で、衝撃吸収の役割を果たすことができる柔軟部分を形成する成分である。このような異なる物性の化合物を組み合わせることにより、液晶素子１００に好適な液晶／硬化物複合体の層１０４が得られる。もちろん硬化物を形成するための硬化性化合物（重合性化合物）はこれに限定されるものではない。【００３４】
二官能重合性化合物（Ａ）としてはメソゲン構造を有する化合物であり、前記式（１）で表される化合物のうち以下に示す第１〜第３の実施形態が好ましい。【００３５】
〔二官能重合性化合物（Ａ）の第１の実施の形態〕
第１の実施の形態においては、式（１）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ１、Ａ２は、それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはビニルエーテル基である。
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ１、Ｘ２は、それぞれ独立に、単結合、酸素原子またはエステル結合である。
Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、単結合または炭素原子間に一個または複数個のエーテル性酸素原子を有していてもよい直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基である。
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３は、それぞれ独立に、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ２−である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。【００３６】
〔二官能重合性化合物（Ａ）の第２の実施の形態〕
第２の実施形態においては、式（１）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ１、Ａ２は、それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基である。
Ｑ１、Ｑ２はいずれも置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基であり、Ｑ３、Ｑ４が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ１、Ｘ２及びＲ１、Ｒ２は、前記と同様の意味を示す。
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３は、それぞれ独立に、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−または−Ｃ≡Ｃ−である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。【００３７】
〔二官能重合性化合物（Ａ）の第３の実施の形態〕
第３の実施の形態においては、式（１）中の記号は以下の意味を示す。
Ａ１、Ａ２は、いずれもアクリロイルオキシ基である。
Ｑ１、Ｑ２は、いずれも置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基であり、Ｑ３、Ｑ４が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基である。
Ｘ１、Ｘ２は、前記と同様の意味を示す。
Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、直鎖または分枝の炭素数２〜２０のアルキレン基である。
Ｚ１は、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−または−Ｃ≡Ｃ−であり、Ｚ２、Ｚ３がいずれも単結合である。
ｐ、ｑは、いずれも０であるかまたは一方が０で他方が１である。【００３８】
前述の二官能重合性化合物（Ａ）の具体例としては、下式（３）の化合物を例示することができる。【００３９】
【化１】
2008007788.tif 000003
【００４０】
二官能重合性化合物（Ａ）は、液晶性の化合物であってもよく、非液晶性の化合物であってもよい。二官能重合性化合物（Ａ）としては、非液晶性の二官能重合性化合物（Ａ）のみを使用してもよく、液晶性の二官能重合性化合物（Ａ）のみを使用してもよく、さらに、非液晶性の二官能重合性化合物（Ａ）と液晶性の二官能重合性化合物（Ａ）とを併用してもよい。【００４１】
二官能重合性化合物（Ｂ）は、メソゲン構造を持たない化合物であり、下式（２）で表される化合物が好ましい。
Ａ３−Ｒ３−Ａ４  （２）
Ａ３、Ａ４は、それぞれ独立に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはビニルエーテル基である。
Ｒ３は、−Ｒ４−または−（Ｒ５−Ｏ）ｎ−Ｒ５−である。
ただし、Ｒ４およびＲ５は、下記（ｉ）または（ｉｉ）の意味を示す。
（ｉ）Ｒ４は炭素数２〜２０の直鎖または分枝のアルキレン基であり、Ｒ５は炭素数２〜８の直鎖または分枝のアルキレン基であり、ｎは１〜１０の整数である。
（ｉｉ）Ｒ４は炭素数２〜２０の直鎖アルキレン基であり、Ｒ５が−（ＣＨ2）ｒ−、−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ3）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ3）−または−ＣＨ２−ＣＨ２−Ｃ（ＣＨ3）２−であり（ただし、ｒは２〜５の整数）、ｎが１〜１０の整数である。【００４２】
二官能重合性化合物（Ｂ）は、単独で用いてもよく、２種類以上組み合わせて用いてもよい。二官能重合性化合物（Ｂ）としては、たとえば下式（４）で表される化合物が挙げられる。【００４３】
【化２】
2008007788.tif 000004
【００４４】
二官能重合性化合物（Ｂ）は重合性基Ａ３、Ａ４と、前記重合性基Ａ３とＡ４とを連結する２価の基Ｒ３を有する。Ｒ３としては、Ｒ３を構成する原子間同士が単結合で連結された部分を有し、分子内での回転の自由度の高い基を選択することが好ましい。このように構成することで、硬化反応によって得られる硬化物の柔軟性を向上させることができる。また、重合相分離をスムーズに進行させることができる。【００４５】
Ａ３、Ａ４間に存在する基Ｒ３の炭素原子、エーテル性酸素原子の数が多いほど、硬化後に得られる硬化物の柔軟性は向上する。一方、これらの原子数が多いほど、液晶材料を調製する際の液晶との相溶性は低下する。また、ＯＤＦ法を採用する場合、揮発性を考慮して、二官能重合性化合物（Ｂ）の炭素原子数は８以上、好ましくは１１以上とする。これらの事情を鑑み、基Ｒ３の構造（原子数および構成原子）を適切に選択することが好ましい。
基Ｒ３にはエーテル性酸素原子は含まれていても含まれていなくてもよい。エーテル性酸素原子を含んでいる場合は、硬化物の柔軟性が向上するので、好ましい。【００４６】
二官能重合性化合物（Ｂ）は、分子内にＱ１のような基（環基）を含まないため、化合物全体に含まれる炭素原子数を大幅に増大させることなくＲ３に含まれる炭素原子数を増やすことが比較的容易である。この構造の採用により、液晶との相溶性を確保しつつ、液晶材料から硬化物を硬化して得られる硬化物の柔軟性を大きく向上させることができる。【００４７】
本発明において、液晶材料には硬化性化合物の硬化を開始させる硬化剤や硬化を促すための硬化促進剤（硬化触媒など）が含まれていてもよい。特に、重合開始剤を用いることが好ましい。このような重合開始剤としては、公知の重合触媒から適宜選択できる。例えば、光重合相分離法を用いる場合、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、フォスフィンオキサイド系などの一般的な光重合開始剤を用いることができる。【００４８】
さらに、コントラスト比や安定性の向上を目的として、種々の化合物を液晶材料に対して添加することもできる。例えば、コントラストの向上を目的として、アントラキノン系、スチリル系、アゾメチン系、アゾ系等の各種二色性色素を用いることができる。その場合、二色性色素は、基本的に液晶化合物と相溶し、硬化性化合物とは相溶しないことが好ましい。この他に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、各種可塑剤の添加も、安定性や耐久性向上の点から好ましい。【００４９】
次に、上述した液晶素子１００の動作について説明する。
たとえば、電圧印加時に散乱状態となり、電圧非印加時に透過状態となる液晶素子においては、透明電極１０１ａおよび１０２ａの間に電圧を印加すると、これらの電極間の電界により複合体層１０４中の液晶分子がランダムに配向し、複合体層１０４は散乱状態となる。一方、透明電極１０１ａおよび１０２ａの間に電圧を印加していないときは、液晶分子が配向しているため、複合体層１０４は透明状態となる。透明状態の複合体層１０４は、液晶素子１００の前面（観察者の居る側の面）から背面（観察者の居るのとは反対側の面）側を観察することができる。このように電圧の印加／非印加により、散乱状態と透明状態が変化するため、所望の画像などを表示することができる。【００５０】
なお、電圧印加時に透過状態となり、電圧非印加時に散乱状態となる液晶素子でもよい。ただし、車両の窓ガラスとして使用する場合等ではフェールセーフの観点から、電圧印加時に散乱状態となり、電圧非印加時に透過状態となる液晶素子が好ましい。但しサンルーフであれば、電圧非印加時に散乱状態となって白濁し、電圧印加により透過状態となって透明となる液晶素子であってもよい。
本発明は、また、前記液晶素子などの前記構造体を製造する方法である。本発明の製造方法は、減圧下で機能材料を封入した機能材料保持体を製造し、次いで、機能材料保持体を大気圧の雰囲気に曝すことにより両湾曲基板間の距離を略均一にせしめることを特徴とする。すなわち、下記第１の工程と下記第２の工程とを有する、前記構造体の製造方法である。
第１の工程：所定の減圧雰囲気下で、第１および第２の湾曲基板と、該両湾曲基板の周縁部全周に配されるシール材とで密封された間隙内に機能材料を封入し、機能材料保持体を製造する工程。
第２の工程：前記機能材料保持体を大気圧の雰囲気に曝すことにより前記機能材料を前記間隙内に充満せしめ、かつ、前記第１および第２の湾曲基板の少なくとも何れか一方を圧力の変化によって変形せしめることにより、前記機能材料保持体における両湾曲基板の対向する面を隔てる距離を略均一にせしめて構造体を製造する工程。
上記第１の工程では、一方の湾曲基板の周縁部全周にシール材を設け、該シール材で囲まれた領域内に前記機能性材料を供給し、前記減圧雰囲気下で、前記一方の湾曲基板の表面に向かって他方の湾曲基板を押し当てて、前記機能性材料を押し広げるとともに２枚の湾曲基板の間隙内に該機能性材料が挟持された密閉空間を形成することが好ましい。【００５１】
次に、液晶素子１００を例にして上記本発明の製造方法について説明する。
図２は、本発明の液晶素子の製造フローの一例を示す図である。まず、所定の湾曲形状に成形された透明基板１０１および１０２を用意し、これらの表面に透明電極１０１ａおよび１０２ａを形成するため、透明導電膜をスパッタリング法または真空蒸着法等により形成する（ステップＳ１）。透明導電膜としては、ＩＴＯが好適である。次いで、この透明導電膜を、例えばフォトリソグラフィ法によりパターニングし、例えば図３（ａ）および（ｂ）に示すようなパターン形状の透明電極１０１ａおよび１０２ａ並びに引き出し電極１０１ａ’および１０２ａ’を形成する。【００５２】
次に、透明電極１０１ａおよび１０２ａの上に、絶縁膜１０１ｂおよび１０２ｂと、配向膜１０１ｃおよび１０２ｃとを順次形成する（ステップＳ２）。配向膜１０１ｃおよび１０２ｃは、複合体層１０４に含まれる液晶分子を所定の方向（例えば透明基板の概ね法線方向）に配向させるため、ラビング処理が施されてもよい。【００５３】
次に、透明基板１０１および１０２の配向膜等の形成された側の面に、既存の散布機を用いてスペーサ１０５を散布する（ステップＳ３）。スペーサを散布する方法としては、湿式散布、乾式散布のいずれの方法も用いることができる。
前記のように、透明基板と固着させるための樹脂を表面にコーティングしたスペーサを用いる場合は、透明基板との固着機能を発現させるため、スペーサを散布した際に一定温度で加熱し、スペーサ表面の樹脂を溶融させて透明基板の表面と固着させた後に、次のステップに移行するのが好ましい。
スペーサは透明基板の配向膜等の形成された側の面に散布されるほか、後述するシール材に含ませてもよい。【００５４】
次に、透明基板１０１および１０２の周縁部全周に沿って、シール材１０３を塗布する（ステップＳ４）。シール材１０３は、透明基板の周縁部全周に、完成品である液晶素子のセルギャップよりも大きな厚みになるように塗布される。なお、シール材１０３は、透明基板１０１および１０２の一方または両方の周縁部全周に塗布することができる。
シール材１０３としては、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂等を用いることができる。【００５５】
また、シール材１０３は、シールされた部位から液晶材料がリークしたり、空気が複合体層１０４に侵入したりするのを防止するため、４００，０００±２００，０００ｍＰａ・ｓ程度の粘度を有するものが望ましい。シール材の粘性が高すぎると、ディスペンサーによる塗布が困難になる。一方、粘性が低すぎると、後述するステップ７において減圧雰囲気下から大気圧雰囲気に液晶セルを曝した際に、空気が液晶セル内に侵入してしまうおそれがある。これは、大気圧の作用によってセルの外側から圧力がかかり、この圧力に耐え切れなかったシール材に孔が空いたり、シール材が基板表面からはがれて空気が侵入したりすることが原因であると予測される。【００５６】
次に、透明基板１０２を配向膜等が形成された面を上にして図４（ａ）および（ｂ）に示す受け台２０１に載置する。受け台２０１は、上面視で矩形枠形状を呈し、透明基板１０２の周縁部を支持するためのアルミニウム製の治具であり、真空チャンバ２０３から出し入れ可能な構造となっている。図４（ａ）に示すように、受け台２０１の透明基板１０２と接する面は、事前に曲げ成形されている透明基板１０２の形状に一致するように側面視で略凹形状に加工されている。【００５７】
透明基板１０２は、真空チャンバ２０３の外で受け台２０１に載置される。次いで透明基板１０２の配向膜等が形成された面には、ネマティック液晶と光硬化性化合物との混合物からなる液晶材料が滴下される（ステップＳ５）。液晶材料は、後述の真空積層処理を行った際にはみ出すことがないようトータルの滴下量が調整され、また透明基板１０２の配向膜等が形成された面の上に所定間隔をあけて所定量ずつ供給される。【００５８】
なお、本発明で採用するＯＤＦ法は、吸引法や真空注入法と比較して、簡便且つ短時間で、液晶材料を透明基板１０１および１０２とシール材１０３とで密封された間隙内に封入することができる。カイラルネマチック液晶等の粘性の高い液晶を用いて大型の液晶素子を製造する場合、このＯＤＦ法は特に好適である。【００５９】
次に、受け台２０１に設けられている３箇所の凹部（図示せず）に、先端部が半球状に加工されているポリテトラフルオロエチレン製のピン２０１ａ、２０１ｂおよび２０１ｃを当該先端部を上向きに差し込んでから、これらのピンの先端部に、透明基板１０１を配向膜等の形成された面を下にして載置する。これにより、透明基板１０１と透明基板１０２とが一定距離だけ離間した状態が保持される。【００６０】
なお、上記凹部の深さはピン２０１ａ等の長さよりも長くなるように、またピン２０１ａ等の直径は凹部の直径よりも若干大きくなるように調整されている。そのため、凹部とピン２０１ａ等の間には摩擦力が働き、ピン２０１ａ等は一定以上の力を加えなければ凹部の奥に挿入されることはなく、透明基板１０１が載置された程度では、ピン２０１ａ等が凹部内に沈み込むようなことはない。【００６１】
次に、透明基板１０１および１０２が搭載された受け台２０１を、真空チャンバ２０３内に格納する。受け台２０１は所定の昇降機構により真空チャンバ内で昇降動作が可能となっている。また、真空チャンバ２０３内には、格納された受け台２０１の鉛直上方にアルミニウム製のモールド２０２が固定保持されている。モールド２０２は、受け台２０１の透明基板１０２等を搭載した面と嵌合するように側面視で略凸形状を有する。【００６２】
次に、受け台２０１が真空チャンバ２０３内に格納され、さらに密閉されると、真空ポンプによって真空チャンバ２０３内が所定の減圧雰囲気とされる。具体的には、５０Ｐａ（パスカル）以下、特に２０Ｐａ以下の圧力が好ましく、一般的に真空と呼ばれる状態が作られる。また、真空チャンバ内で行われる一連の工程（以下、真空積層工程とも記載する）において、透明基板１０１および１０２の温度は制御されるのが好ましい。例えば、受け台２０１および／またはモールド２０２に電気ヒータおよび熱電対を設置し、熱電対からの信号を受信したＰＩＤコントローラにより各ヒータの発熱量を調整する。これにより、設定温度±０．１℃以内での制御が可能となる。この結果、透明基板１０１および１０２、並びにそれらの間に挟持される液晶材料を全体にわたって一定温度に保持できる。【００６３】
また、セル空間内に供給された液晶材料は、該液晶材料に含まれる硬化性化合物が析出する温度よりも５〜６０℃高い温度範囲に保持されるのが好ましい。液晶材料の保持温度と硬化性化合物の析出温度との差が５℃未満では、硬化性化合物が析出するおそれがあり、６０℃を超えると液晶材料にダメージを与えるおそれがありかつ後述するステップ８よりも前に硬化性化合物が硬化してしまうおそれがある。また、真空チャンバ２０３の壁、床または天井面等にも適宜ヒータや熱電対を設置し、壁面からの輻射熱を利用すると、さらに効果的である。【００６４】
真空チャンバ２０１内が所定の減圧雰囲気になった後、受け台２０１を上昇させ、モールド２０２と受け台２０１とで透明基板１０１および１０２の周縁部をプレスする。受け台２０１が上昇すると、最初に透明基板１０１がモールド２０２に当接し、さらに上昇させると摩擦力に抗しきれなくなったピン２０１，２０１ｂおよび２０１ｃが受け台２０１に設けられた凹部内に徐々に沈みこみ、透明基板１０１と１０２との距離が徐々に縮まる（図５（ａ））。両透明基板間の距離が縮まるに従い、透明基板１０２表面上の液晶材料は両透明基板間で押し広げられる。最終的に、透明基板１０１および１０２は、シール材１０３を介して貼り合わせられ、密封された空隙内に液晶材料が封入された、いわゆる液晶セルが作られる（ステップＳ６、図５（ｂ））。その後、受け台２０１の上昇を停止してから下降させ、初期状態の位置まで戻す。【００６５】
次に、真空チャンバ２０３に空気を供給することで圧力を大気圧に戻し、シール材１０３を介して貼り合わされた透明基板１０１および１０２（液晶セル）を受け台２０１と一緒にチャンバ外に取り出す（ステップＳ７）。その際、液晶セル内外の圧力の差によって、２枚の透明基板１０１および１０２にはセルの外側から押す力が加わり、両透明基板はスペーサ１０５によって保たれるセルギャップまで引き寄せられ、セル内には液晶材料が充満することになる（図５（ｃ）、（ｄ））。【００６６】
次に、シール材１０３および液晶材料中の光硬化性化合物を紫外線により露光し硬化させる（ステップＳ８）。液晶材料中の光硬化性化合物の硬化により、液晶／硬化物複合体の層１０４が形成される。なお、シール材１０３が光硬化性硬化物でない場合、シール材の硬化は別途行う必要がある。【００６７】
本発明の製造方法を採用することにより、湾曲した透明基板１０１と１０２との形状が完全に一致していなくても、得られる液晶セルのセルギャップを均一にできる。また、湾曲した透明基板１０１および１０２の組み合わせが前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の少なくとも１つの条件を満たすとき、この効果はより一層有効に発現する。なお、本発明の製造方法は、透明基板が樹脂など可撓性のある材料からなる基板でなくとも、ガラス製の剛直な基板である場合にも有効である。【００６８】
次に、上記で用いた湾曲形状の透明基板の製造方法について説明する。
図６は、透明基板の曲げ成形工程を示すフローチャートである。まず、加熱炉外において、フロート法等で作られた平板状の素板ガラスから所望の形状のガラス板を切り出し、その周縁部を面取りするなどの前処理をする。次いで、前処理の終わった２枚の透明基板の間に事前にラジオライト、重曹、セライト、酸化マグネシウムまたはシリカ等の粉末からなる離型剤を散布してから、透明基板１０１および１０２を重ね合わせ、ついで金属製のリングフレーム３０５に載置する（ステップＳ１１、図７（ａ））。【００６９】
次いで、リングフレーム３０５ごと透明基板１０１および１０２を曲げ成形システム３００の加熱炉３０１内に搬入し、図示しない電気ヒータまたはガスバーナ等を用いて加熱処理を行う。その結果、透明基板１０１および１０２は加熱されて軟化し、図７（ｂ）〜（ｄ）に示すように、基板の自重によって少しずつ垂れ下がり、所望の湾曲形状になるまで曲げ成形処理が施される（ステップＳ１２）。【００７０】
次いで、曲げ成形された透明基板１０１および１０２はリングフレーム３０５に載置されたまま徐冷され、その後炉外にリングフレームごと搬出される（ステップＳ１３）。透明基板１０１および１０２が常温まで冷却された後に両基板をリングフレームから取り外し、水洗により基板を洗浄する（ステップＳ１４）。【００７１】
ここで、本発明における湾曲基板の製造に用いられる曲げ成形炉の一実施形態について説明する。
図８は、本発明で使用される曲げ成形炉の一実施形態を示す断面図である。同図に示すように、加熱炉３０１は、耐火レンガをトンネル状に積み上げて作られ、透明基板を加熱処理するための上段の往路と、往路で使用されたリングフレーム３０５等を加熱開始地点まで移動させるための下段の復路とを備えている。往路および復路は複数のゾーンに区切られ（ここではゾーン１〜７を有する）、炉外からゾーン１に投入された透明基板は後段のゾーンへ次々移動させられ、加熱処理等が行われる。ゾーン２〜５は炉壁に電気ヒータ等が設置された加熱ゾーンであり、ゾーン６は徐冷ゾーンであり、ゾーン７は透明基板を炉外へ搬出するための冷却ゾーンである。【００７２】
また、ゾーン１とゾーン２との間、ゾーン５とゾーン６との間、およびゾーン６とゾーン７との間には、隣接するゾーン同士を仕切るための上下にスライド可能な扉３０３がそれぞれ設けられている。この扉３０３を開閉させることにより、各ゾーンにおける雰囲気温度が個別に維持される。また、曲げ成形システム３００の前後にはそれぞれエレベータ３０２が設置され、このエレベータ３０２によりシャトル３０４およびリングフレーム３０５を往路から復路へまたは復路から往路へ移動させる。【００７３】
一方、透明基板が載置されるリングフレーム３０５は可動式のシャトル３０４に固定され、シャトル３０４はチェーン、スプロケットおよびモータ等で構成された搬送機構３０６に連結されている。リングフレーム３０５およびシャトル３０４は、この搬送機構３０６により、図の上段の往路においては図の右向きに間欠的に搬送され、下段の復路においては図の左向きに間欠的に搬送される。すなわち、リングフレーム３０５はシャトル３０４とともに搬送され、各ゾーンに一定時間ずつ滞在してから、次のゾーンに移動することが繰り返される。【００７４】
リングフレーム３０５およびシャトル３０４の詳細は、図９（ａ）および（ｂ）に示すとおりであり、ＳＵＳ（ステンレス合金）等からなるシャトル３０４に、同じくＳＵＳ等からなるリングフレーム３０５が所定の締結具により保持されている。リングフレーム３０５は製品形状にほぼ一致した形状の枠部材であり、透明基板を受ける面が枠の内側に向かって斜め下向きに傾斜している。また、リングフレーム３０５の表面は、透明基板に接触傷を付けるのを防ぐため、ガラス繊維、シリカ繊維、セラミックス繊維、または金属繊維等からなる耐熱性織布または不織布で覆われている。
【実施例】
【００７５】
次に、本発明の実施例について説明する。【００７６】
〔実施例１〕
３００［ｍｍ］×３００［ｍｍ］×２［ｍｍ厚］のソーダライム製のガラス板を２枚準備し、曲げ加工処理時に２枚のガラス板が溶着しないように基板間にラジオライトを散布した上で重ね合わせた。重ね合わせたガラス板を、対向する２辺がそれぞれ、１０００Ｒ（曲率半径が１０００ｍｍ）および４０００Ｒ（曲率半径が４０００ｍｍ）の加熱曲げ加工治具に設置した。その後、２枚のガラス板をこの治具とともに加熱炉の中に搬入し、自然重力曲げを行った。【００７７】
得られた湾曲ガラス板の端部の形状を測定したところ、図１１（ａ）に示す通りであった。図１１（ｂ）は２枚の基板の接触点をゼロとして算出した２枚のガラス板の間隔を示す。ガラス板の両端部と比較しその間の部分ではいずれも両端部よりも大きい値を示していることがわかる。なお、ガラス板の端部形状は、ガラス板毎にリニアゲージにより図１０（ｂ）の「測定ライン」に沿って測定された。
これらのガラス板に透明電極や絶縁膜などの各種成膜処理を行い、一方のガラス板の成膜処理が施された面に直径８μｍのスペーサを散布し、ついで周縁部にシール材を塗布した。つぎに、前記成膜処理が施された面の面内に所定量の液晶材料を供給した後、図４に示した受け台２０１に、シール材が塗布され液晶材料が供給された面を上にして、このガラス板をセットした。その後、もう一方のガラス板を成膜処理が施された面を下にしてピン２０１ａ〜２０１ｃの上に載置し、２枚のガラス板に一定の間隔を持たせた状態でセットした。その後、これらのガラス板を受け台とともに、プレス機構を有する真空チャンバ２０３内にセットし、真空チャンバ内の圧力を２０Ｐａ以下とした後、真空チャンバ２０３内のプレス機構を稼動させ、ピンにより保持されているガラス板をモールド２０２に押し付け、２枚のガラス板をシール材を介して貼り合わせた。ついで、真空チャンバ２０３内を大気圧に開放した。その結果、各ガラス板が大気圧の作用により変形し、ガラス基板の面内の全域においてセルギャップをほぼ均一に保った液晶素子を作ることができた。【００７８】
表１および２に、真空積層後のセルのセルギャップを示した。上記実施例において、ガラスセル内に液晶材料を挟持（封入）しなかった点以外は同一である。２枚のガラス板の間隔（セルギャップ）を測定した結果を表１および２に示す。測定点各部におけるセルギャップは概ねスペーサの直径８μｍに近い値となり、面内でほぼ均一なセルギャップを実現できていることがわかる。なお、セルギャップの測定は図１０（ｂ）に示す測定ラインＬ１、Ｌ２およびＬ３に沿って実施した（矢印の根元を基点に位置をずらして測定している。）。【００７９】
【表１】
2008007788.tif 000005
【００８０】
【表２】
2008007788.tif 000006
【００８１】
〔比較例〕
３００［ｍｍ］×３００［ｍｍ］×２［ｍｍ厚］のソーダライム製のガラス板を２枚準備し、曲げ加工処理時に２枚のガラスが溶着しないように基板間にラジオライトを散布した上で重ね合わせた。重ね合わせられた２枚の基板は、各辺の中央部を耐熱性のガラステープで固定した上で、対向する２辺がそれぞれ１０００Ｒおよび４０００Ｒの加熱曲げ加工治具に設置した。その後、２枚の基板を曲げ加工治具とともに加熱炉の中に搬入し、自然重力曲げを行った。得られた基板の端部形状を図１０（ｂ）に示す「測定ライン」に沿って測定したところ、図１２（ａ）に示す通りであった。図１２（ｂ）は基板の接触点をゼロとして算出した２枚の基板の間隔である。基板両端部と比較しその間の部分（基板の面内）が両端部よりも大きい値を示している部分のあることがわかる。【００８２】
これら基板について実施例と同様の操作により真空中での積層処理を行い、大気圧に開放した後、基板を確認したところ、曲率半径４０００Ｒの辺の中央部よりリークが発生し、２枚のガラス間に２枚のガラス間隔を矯正する形では封止物を封止できなかった。【００８３】
〔その他の実施例等〕
３００［ｍｍ］×３００［ｍｍ］×２［ｍｍ厚］のソーダライム製のガラス板を２枚準備し、曲げ加工処理時に２枚のガラス板が溶着しないように基板間にラジオライトを散布した上で重ね合わせた。重ね合わせた基板を、対向する２辺がそれぞれ、１０００Ｒおよび４０００Ｒの加熱曲げ加工治具に設置した。その後、２枚の基板をこの治具とともに加熱炉の中に投入し、自然重力曲げを行った。【００８４】
得られた基板の端部形状を測定したところ、表１に示す通りであった。表１には、透明基板の研磨の有無、スペーサの形状、曲げ成形後に測定したギャップの値ならびにそれらの最小値および最大値、封止後のセルギャップの平均値、封止状態について記載されている。ここで、曲げ成形後のギャップ測定は、以下のように行った。すなわち、２枚の透明基板の形状誤差を知るために、これらを重ね合わせてからキーエンス製のレーザーギャップ測定器を用いて基板同士の間隔を測定した。間隔の測定は、図１０（ｂ）に示すＬ２に沿った測定ポイントで行った。【００８５】
【表３】
2008007788.tif 000007
【００８６】
表３において、「通常」とは、粒径＃３００メッシュ以下のラジオライト、
「分級」とは、粒径３０μｍ以下のラジオライト、
「真球」とは、平均粒子径８．０１μｍ、標準偏差０．０８μｍのシリカビーズ、
「形状１」とは、図１１（ｂ）と略同一形状を有する端部形状、
「形状２」とは、図１２（ｂ）と略同一形状を有する端部形状をさす。【００８７】
実施例（１）〜（５）では、単にガラス板を重ね合わせた状態で炉内で曲げ成形を行ったため、成形された２枚の基板を重ね合わせた状態で基板同士の間隔を測定すると、透明基板の中央部から周縁部かけて単調減少して分布する形状となった。【００８８】
それに対して、比較例（１）〜（３）では、曲げ成形の際にガラステープで基板同士を固定したため、上記形状が再現されず、上記［比較例］で示したように端部での基板間隔が広く、中央での基板間隔が狭い形状となり、その結果真空積層の際にリークが生じ、所望の液晶素子を作ることができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上説明したとおり、本発明に係る液晶素子は、光の透過状態と散乱状態とを制御できることから自動車のサンルーフに好適であるが、この他の用途にも利用することができる。例えば、窓（自動車用（サイドウインドウ、ドアガラス、リアクウォータ等）、建築用、航空機用、船舶用、鉄道車両用等）、天窓、間仕切り、扉等の建築の内装・外装の材料、サインボード、広告商用媒体、大型の間仕切り装置等に適用することができる。たとえば冷蔵庫の扉に用いた場合、冷蔵庫の扉を開けることなく、内部に収容されている食品を確認することができる。あるいは、図形やパターンを組み合わせて表示しあるいは文字などを表示させて、利用者に情報を提供するようにすることができる。また、透明板に必要に応じて、文字等の装飾を施してもよい。【００９０】
なお、上記実施の形態においては、パッシブ型の液晶素子について例示したが、本発明は、これに限られない。本発明を、スタティック型、アクティブ型などの他の駆動方式の液晶素子に適用することもできる。【００９１】
また、本発明により、液晶素子以外の構造体をも作ることができる。すなわち、ＩＴＯ超微粒子等を含有する溶液やゲルを液晶層の代わりに機能層として用いることで、熱線カット機能を備えた構造体を作ることができる。これは自動車や建築物等の窓ガラスの代わりに用いることができる。また、機能層にとして、着色溶液または着色ゲルを用いることもできる。さらに、基板としては、ガラス、樹脂、金属または半導体等の種々の材料からなる基板を用いることもできる。
なお、２００６年７月１４日に出願された日本特許出願２００６―１９４２９０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。
【図１】
2008007788.tif 000008
【図２】
2008007788.tif 000009
【図３】
2008007788.tif 000010
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008007788.tif 000013
【図７】
2008007788.tif 000014
【図８】
2008007788.tif 000015
【図９】
2008007788.tif 000016
【図１０】
2008007788.tif 000017
【図１１】
2008007788.tif 000018
【図１２】
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【国際調査報告】
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