(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明でかつ配向膜の形成された一対の基板と、該一対の基板間に挟まれた液晶光変調層とからなる液晶光変調素子において、該液晶光変調層は光変調を行う液晶材料と、上記基板間のギャップを所定の大きさに保つ複数の粒状スペーサと、軟化温度が前記液晶材料のアイソトロピック相への相転移温度より高く前記基板の軟化温度よりも低い熱可塑性高分子材料を主成分とし、光変調領域内に所定の配置規則に基づいて配置され上記一対の基板を接着支持する樹脂構造物とを有し、前記樹脂構造物の直径又は線幅が１０μｍ〜２００μｍであり、樹脂構造物の大きさに対する前記スペーサの大きさの比が１／２〜１／２００であり、前記スペーサが光変調領域内に分散配置されていることを特徴とする液晶光変調素子。
【請求項２】
前記スペーサの一部が前記樹脂構造物中に含まれている請求項１の液晶光変調素子。
【請求項３】
透明基板側の観察面における液晶光変調領域内で、前記樹脂構造物が占める面積の割合が１〜４０％である請求項１ないし２のいずれかに記載の液晶光変調素子。
【請求項４】
前記樹脂構造物はドット状であり、島状に配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の液晶光変調素子。
【請求項５】
前記ドット状樹脂構造物は直径１０〜２００μｍの大きさの円内に収まる大きさである請求項４の液晶光変調素子。
【請求項６】
前記樹脂構造物はストライプ状である請求項１ないし３のいずれかに記載の液晶光変調素子。
【請求項７】
前記ストライプ状樹脂構造物の線幅が１０〜２００μｍである請求項６の液晶光変調素子。
【請求項８】
前記液晶光変調層の外縁部にシールがさらに設けられた請求項１ないし７のいずれかに記載の液晶光変調素子。
【請求項９】
前記シールが熱可塑性高分子材料を主成分とする樹脂構造物である請求項８の液晶光変調素子。
【請求項１０】
前記シールが多重に形成されている請求項８ないし９のいずれかに記載の液晶光変調素子。
【請求項１１】
前記一対の基板の少なくとも一方はフレキシブルである請求項１ないし１０のいずれかに記載の液晶光変調素子。
【請求項１２】
前記両基板ともにフレキシブルである請求項１１の液晶光変調素子。
【請求項１３】
前記樹脂構造物は、印刷法により配置されたものである請求項１の液晶光変調素子。
【請求項１４】
前記スペーサが硬質材料よりなる請求項１ないし１３のいずれかに記載の液晶光変調素子。
【請求項１５】
前記光変調素子は、その光変調状態がメモリーされうるものである請求項１ないし１４のいずれかに記載の液晶光変調素子。
【請求項１６】
前記スペーサの、前記樹脂構造物に対する大きさの比が１／２〜１／２００である請求項４に記載の液晶光変調素子。
【請求項１７】
少なくとも一方が透明な一対の基板間に光変調を行う液晶材料を挟持してなる液晶光変調素子の製造方法において、少なくとも一方の基板上に、所望の基板間ギャップを与えるためのスペーサを配する工程と、少なくとも一方の基板上に所定の配置規則に基づいて熱可塑性高分子材料を主成分とするペースト状の樹脂材料を配置し加熱によりこれを固化させることで光変調層の厚みよりも厚く樹脂構造物を形成する工程と、該樹脂構造物の形成された基板と他方の基板とを重ね合わせる工程と、重ね合わされた基板対を、樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度以上に加熱しながら加圧する工程と、加熱された基板対を、樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度以下に冷却する工程とを含む液晶光変調素子の製造方法。
【請求項１８】
少なくとも一方の基板上の光変調領域外に壁状の樹脂構造物を形成する工程を備え、この工程の後に他方の基板を重ね合わせるようにした請求項１７の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項１９】
前記光変調領域内あるいは外に樹脂構造物を形成する工程は、ペースト状の樹脂材料を少なくとも一方の基板上に配する工程と、ペースト状の樹脂材料を固化する工程とを含む請求項１７あるいは１８の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項２０】
前記樹脂材料を基板上に配する工程は、スクリーン版またはメタルマスクを用いた印刷法で行われる請求項１９の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項２１】
前記スクリーン版またはメタルマスクに撥油処理が施してある請求項２０の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項２２】
前記樹脂構造物の形成時の高さは液晶光変調層の厚さの３倍以下である請求項１７あるいは１８の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項２３】
前記スペーサは予め樹脂材料に混合されており、この樹脂材料を用いて印刷することにより該スペーサが前記基板上に配される請求項１９ないし２１のいずれかに記載の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項２４】
前記光変調領域内外に形成される樹脂構造物を同時に形成する請求項１８の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項２５】
前記光変調領域外に樹脂構造物を多重に形成する請求項１８あるいは２４の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項２６】
前記樹脂材料として、少なくとも熱可塑性高分子材料を含んでいるものを用いる請求項１７ないし２５のいずれかに記載の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項２７】
前記樹脂材料として、その軟化温度が液晶材料のアイソトロピック相への転移温度より高いものを用いる請求項２６の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項２８】
前記ペースト状の樹脂材料として、印刷時の基板表面の温度での粘度が１００ｃＰ〜１００００００ｃＰであるものを用いる請求項２６の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項２９】
前記ペースト状の樹脂材料として、印刷時の基板表面の温度でのチキソ性が１から１００であるものを用いる請求項２８の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項３０】
一方の基板上の光変調領域内に前記樹脂構造物を形成し、他方の基板上の光変調領域外には前記樹脂構造物を少なくとも１つ形成する請求項１８あるいは２５の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項３１】
光変調領域外の前記樹脂構造物が熱硬化性樹脂を主成分とするものである請求項１８、２４、あるいは３０の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項３２】
前記熱硬化性樹脂の硬化温度と、前記ペースト状の樹脂材料の軟化温度とが実質的に一致している請求項３１の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項３３】
前記一対の基板を重ね合わせる前に、少なくとも一方の基板の内側面に前記液晶材料を滴下する工程を含む請求項１７ないし３２のいずれかに記載の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項３４】
前記基板の少なくとも一方の中央部に前記液晶材料を滴下し、基板の周辺部に向けて両基板を重ね合わせながら、前記液晶材料を基板全域に充填する請求項３３の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項３５】
前記液晶材料を滴下する際に、前記基板の少なくとも一方を加熱する請求項３３あるいは３４の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項３６】
基板の加熱温度は、前記液晶材料のアイソトロピック相への転移温度以上で、かつ、前記樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度よりも低い請求項３５の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項３７】
前記一対の基板を減圧下で重ね合わせる請求項１７ないし３６のいずれかに記載の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項３８】
前記一対の基板を加熱しながら加圧した後、加圧したまま前記樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度以下まで冷却する請求項１７ないし３７のいずれかに記載の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項３９】
前記一対の基板を加熱しながら加圧した後、前記液晶材料を該両基板間に注入する請求項１７あるいは１８の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項４０】
前記液晶材料のアイソトロピック相への転移温度以上かつ前記樹脂材料の軟化温度以下の基板温度で、前記一対の基板間に前記液晶材料を注入する請求項３９の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項４１】
前記光変調領域外の壁状の樹脂構造物に少なくとも１つ以上の開口部を形成する請求項３３あるいは３９の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項４２】
前記樹脂構造物はドット状であり、島状に配置されている請求項１７ないし４１のいずれかに記載の液晶光変調素子の製造方法。
【請求項４３】
前記スペーサの、前記樹脂構造物に対する大きさの比が１／２〜１／２００である請求項４２に記載の液晶光変調素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶光変調素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶材料を基板間隙に挟持してこの液晶材料を光のシャッターとして用いる液晶光変調素子においては、従来より、基板の周縁部に所定厚みのシールを設けたり、基板間にシリカなどのスペーサと呼ばれる粒径の揃った微粒子を散布したりして、基板間のギャップの大きさを保つようにしていた。
【０００３】
近年、液晶光変調素子が大面積化あるいは高品質化するにともなって、基板ギャップの均一性がより重要となっている。しかしながら、従来のものでは、基板間ギャップを光変調領域内で十分均一に制御することが困難で、表示ムラを生じたり高品位な表示を行うことができないなどの問題があった。この基板間ギャップ制御は、特に強誘電性液晶を用いた液晶光変調素子やコレステリック（カイラルネマチック）液晶の円偏光二色性を用いた反射型液晶光変調素子において、表示特性を決定するパラメータとなっており、強誘電性液晶光変調素子では、基板間ギャップのムラが液晶の配向ムラとなって表示性能を低下させ、コレステリック液晶素子のようなメモリ性の素子を駆動する場合には、閾値特性の低下による表示ムラが顕著となる。
【０００４】
たとえば、米国特許第４，２４９，８００号においては、熱可塑性樹脂で被覆されたガラス球をスペーサとして用いた液晶表示デバイスが開示されている。上記公報には、感光性ラッカーに上記ガラス球を分散させこれを基板に塗布し、マスク露光と現像とを含むいわゆるフォトリソグラフィ法により、ガラス球を基板上に配置することが記載されている。
【０００５】
しかしながら、上記公報記載の方法では、まず、樹脂被覆粒子を製造する手間がかかるし、また、フォトリソグラフィ法を用いると基板上から取り除かれ使用されなくなるスペーサの量が多くなり、現像工程が必要であるなど工程が非常に煩雑であり、生産性の低い方法である。また、スペーサの表面被覆層の一部が基板に接しているのみであるので、十分な接着性を得ることができない。さらに、スペーサ自体が小さいものであるので、これを任意の位置に正確に配置すること自体が困難であり、本質的に表示ムラを解消することが困難である。
【０００６】
特開平５−２７３５６１号公報には、熱硬化性の接着性ポリマ粒子と、液晶層の厚さの１．５〜５倍の径を有する非接着性の熱可塑性ポリマ粒子とが基板上に散布され基板間に圧着された強誘電性液晶素子が開示されている。また、特開平８−１１０５２４号公報には、加熱によって変形しないギャップ制御材と加熱によって溶融あるいは軟化して変形した後に硬化して両基板に対し接着力を呈するギャップ制御材とを基板上に散布し、後者の溶融あるいは軟化温度以上に加熱して両基板を貼り合わせる方法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、上記各公報に記載された方法では、ポリマ粒子やギャップ制御材を散布により配しているので、基板に接着するポリマ粒子あるいはギャップ制御材を所望の位置に配置することができない。したがって、これらを散布する際に、ポリマ粒子あるいはギャップ制御材が凝集を起こしてしまう。その結果、凝集が発生した箇所では液晶材料の配向不良を生じやすく、光の変調がなされない部位を発生してしまい、十分に高品位な表示を行うことができない。
【０００８】
特開昭６２−２０３１２３号公報には、長尺のフレキシブル基板を用いた液晶表示素子を任意のサイズに切断することを目的として、従来用いられて来た粒子状のスペーサに代えて、透明フレキシブル基板の全面にわたってマトリクス状に連続する高分子物質の樹脂堰を形成した液晶光変調素子が開示されている。また、上記公報には軽いプレスで樹脂堰と基板との間に接着力が生じる旨記載され、具体的には、ＵＶ硬化性樹脂のオフセット印刷法もしくはフォトレジストを用いたフォトリソグラフィ法により樹脂堰を形成し、８０℃程度の軽いプレスで基板を接着する例が示されている。
【０００９】
しかしながら、樹脂堰をたとえマトリクス状に形成したとしても、このような樹脂堰のみで正確な基板間ギャップを実現することは困難である。また、上記の例において形成された樹脂構造物自体は基板に対して接着性を有していないものであるから、外部からの押圧や急激な温度変化によって基板間ギャップが変化する恐れが高く、液晶層による光変調が正しく行われなくなるという問題がある。
【００１０】
樹脂構造物に接着性を付与するという観点からは、光重合性物質を用いて上下の基板に接する樹脂構造物を形成する方式が提案されている。例えば、特開平６−３０１０１５号公報では、フォトマスクを用いて光重合相分離により樹脂壁を形成した液晶表示素子が開示されている。また、特開平７−４３６９５号公報では、等方相にある液晶／樹脂（モノマー）混合物を冷却することにより液晶と未硬化樹脂とに分離し、その後、未硬化樹脂を加熱もしくは紫外線により硬化し樹脂柱を形成したものが開示されている。
【００１１】
しかしながら、光重合性物質を用いる方法では、重合後も液晶中に未硬化モノマーや重合開始剤が残留し、液晶の動作特性やコントラストに影響を与えるという問題がある。また、樹脂構造物自体の組成にもムラができやすく、基板ギャップに影響を与えかねない。
【００１２】
特開平９−１９７４１２号公報には、スクリーン印刷法や転写法を用いて、カラーフィルターを備えた液晶表示パネルの遮光部、すなわち、ブラックマトリクス上に接着層を形成し、その部分にのみスペーサを固定して、スペーサの凝集による表示不良の発生を抑制する液晶表示装置が開示されている。
【００１３】
しかし、スクリーン印刷法や転写法の解像度はスペーサの大きさに比べると１０倍近く低いため、かえってスペーサの凝集を招くことになる。また、接着層が両方の基板に設けられていないため、スペーサで両方の基板を同時に支持することはできず、やはり外部からの押圧や急激な温度変化による基板間ギャップの変化が問題となる。
【００１４】
特開平９−６８６９８号公報には、エーテル結合型ポリウレタンが存在するポリイミドからなる高分子壁が複数形成され、カイラルネマチック液晶が高分子壁に包囲されて液晶ドメインを形成してなる液晶表示パネルが開示されている。
【００１５】
しかしながら、上記公報記載のものでは、エーテル結合型ポリウレタンを液晶材料および光重合性オリゴマーとともに混合した後に、上記光重合性オリゴマーを光重合させて液晶滴を完全に包囲するように高分子体を形成するものであり、上記各先行技術と同様に、未反応単量体の残留や樹脂の組成ムラなどの問題があり、十分高品位の表示を行うことができない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の技術では、表示ムラ等のない高品位の表示が行え、フィルム基板や大型基板等に用いた場合でも基板間のギャップを十分に均一に保つことのできる液晶光変調素子はまだ得られていないのが現状である。また、従来のものは十分に生産性の高い素子構造ではなかった。
【００１７】
そこで、本発明は、フィルム基板や大型基板等に用いた場合でも基板間ギャップを均一に保持することのできる、新規かつ有用な液晶光変調素子を提供することを目的としている。また、本発明は、基板間ギャップが均一な液晶光変調素子を効率よく製造することのできる、新規かつ有用な液晶光変調素子の製造方法を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記実状に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、光変調領域内においてもスペーサと所定の配置規則に基づいて配置された熱可塑性高分子材料を主成分とする樹脂構造物とにより、上下の基板を接着支持することにより、簡素な構成であるにもかかわらず、フィルム基板や大型基板等に用いた場合でも基板間ギャップを均一に保持することのできる、新規かつ有用な液晶光変調素子を発明するに至った。また、高品位な液晶光変調素子を極めて生産性よく得ることのできる製造方法を新たに見出した。
【００１９】
すなわち、本発明の液晶光変調素子は少なくとも一方が透明でかつ配向膜の形成された一対の基板と、該一対の基板間に挟まれた液晶光変調層とからなる液晶光変調素子において、該液晶光変調層は光変調を行う液晶材料と、上記基板間のギャップを所定の大きさに保つ複数の粒状スペーサと、軟化温度が前記液晶材料のアイソトロピック相への相転移温度より高く前記基板の軟化温度よりも低い熱可塑性高分子材料を主成分とし、光変調領域内に所定の配置規則に基づいて配置され上記一対の基板を接着支持する樹脂構造物とを有し、前記樹脂構造物の直径又は線幅が１０μｍ〜２００μｍであり、樹脂構造物の大きさに対する前記スペーサの大きさの比が１／２〜１／２００であり、前記スペーサが光変調領域内に分散配置されているものである。
【００２０】
また、本発明の液晶変調素子の製造方法は、少なくとも一方が透明な一対の基板間に光変調を行う液晶材料を挟持してなる液晶光変調素子の製造方法において、少なくとも一方の基板上に、所望の基板間ギャップを与えるためのスペーサを配する工程と、少なくとも一方の基板上に所定の配置規則に基づいて熱可塑性高分子材料を主成分とするペースト状の樹脂材料を配置し加熱によりこれを固化させることで光変調層の厚みよりも厚く樹脂構造物を形成する工程と、該樹脂構造物の形成された基板と他方の基板とを重ね合わせる工程と、重ね合わされた基板対を、樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度以上に加熱しながら加圧する工程と、加熱された基板対を、樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度以下に冷却する工程とを含むものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は下記実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変更・改良が可能である。
【００２２】
図1は、本発明の一実施形態である、単純マトリクス駆動方式の液晶光変調素子の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、この液晶光変調素子は、一対の基板１ａ、１ｂ間に液晶光変調層１０を挟持してなるものである。
【００２３】
図２は図１の要部の部分拡大図である。図２の上図に示すように、基板１ａ、１ｂ上には複数の帯状電極２ａ、２ｂが形成されており、この帯状電極２ａ、２ｂ形成側の面に、上下両基板に接着した断面柱状の樹脂構造物３が配置され、基板１ａ、１ｂを支持している。基板１ａ、１ｂ間にはスペーサ４が配置され、基板間ギャップを定めている。液晶光変調層１０は、樹脂構造物３、スペーサ４、および、これらの間に充填された液晶材料５により構成される。
【００２４】
帯状電極２ａ、２ｂが重なり合っている領域が画素９となる。なお、本明細書においては、液晶材料によって光変調が行われ表示がなされる領域を光変調領域と呼ぶ。上記実施形態では、画素の存在する領域が光変調領域であり、存在しない周辺領域は光変調領域外である。
【００２５】
基板１ａ、１ｂの少なくとも一方は透明である。透過型の液晶光変調素子の場合には、両基板１ａ、１ｂとも透明のものを使用する。反射型の液晶光変調素子の場合には、少なくとも一方の基板が透明であればよく、他方の基板は金属膜等遮光性の薄膜が設けられていても、着色されていても構わない。ここで、透明とは、可視光領域の光を全て均一に透過するということだけをいうのではなく、可視光領域のうちである波長領域の光だけを透過するものをも含む。以下で用いる透明という用語についても同様である。
【００２６】
透明な基板としては、ガラス基板の他、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート等のフレキシブル基板等が使用可能である。
【００２７】
基板１ａ、１ｂ上の複数の帯状電極２ａ、２ｂは、必要に応じて設けられ液晶光変調素子制御用の電極として使用されるものである。このような電極としては、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ）に代表される透明導電膜やアルミニウム、シリコン等の金属電極、あるいは、アモルファスシリコン、ＢＳＯ（Ｂｉｓｍｕｔｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｘｉｄｅ）等の光導電性膜などを用いることができる。なお、後述するように、複数の画素電極とそれに接続する薄膜トランジスタを形成したアクティブマトリクス型の電極構造も使用可能である。これらの電極材を液晶光変調層狭持用の基板に設ける以外に、電極自身を基板材として用いることも可能である。液晶光変調素子を反射型素子や光書き込み型素子に用いる場合には、一方の基板上に設けられた電極が透明であればよく、他方は金属膜や導電性高分子からなる不透明な電極であってもよい。
【００２８】
図２下図に示すように、基板１ａ、１ｂの間に、光変調領域外である基板の外縁部に液晶材料５を封じ込めるためのシール７を設けてもよい。
【００２９】
図３上図に示すように、帯状電極２ａ、２ｂ表面に、絶縁層６やガスバリア層として酸化シリコンなどの無機膜あるいはポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの有機膜を配することにより、上下基板間のショートを防いだり、液晶光変調素子の信頼性を向上させるようにしてもよい。
【００３０】
また、図３下図に示すように、電極２ａ、２ｂ上に、ポリイミドに代表される配向膜１５を必要に応じて配してもよい。配向膜１５表面にラビング処理を施すことにより液晶分子を任意の方向に配列させることが可能であり、ツイスティッドネマティック（ＴＮ）モード、スーパーツイスティッドネマティック（ＳＴＮ）モード、強誘電性液晶（ＦＬＣ）モード、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モード、ヴァーティカルアライン（ＶＡ）モード、電界誘起複屈折（ＥＣＢ）モード、コレステリック・ネマティック相転移ゲストホストモードなど液晶材料を配向させて用いるいずれのモードの液晶光変調素子にも用いることができる。配向膜１５は、図３下図に示すように、絶縁膜６を配した後に形成することが好ましい。
【００３１】
図４は樹脂構造物３の配置状態を示す図である。図４に示すように、液晶光変調領域内の樹脂構造物３は、例えば、格子配列などの所定の配置規則に基づいて、一定の間隔をおいて配列された、円柱状、四角柱状、あるいは楕円柱状などのドット状のものとすることができる。
【００３２】
樹脂構造物をドット状に形成することにより液晶光変調素子の開口率を高く保持しつつ、上下基板との接着性を高め、振動や曲げなどに強い強固な素子にすることができる。ドット状樹脂構造物は、直径２００μｍ以下の大きさのものが接着性、表示特性を考慮すると望ましく、また、製法上の容易性を考慮すると１０μｍ以上のドット径のものが望ましい。マトリクス電極により絵素を構成した液晶光変調素子にドット状樹脂構造物を形成する場合、絵素が大きい場合には絵素中に複数個該樹脂構造物を形成し素子強度を増す構成も有用であるし、絵素が小さい場合には１つの樹脂構造物で複数個分の絵素の面積を支持する構成も有用である。
【００３３】
このように、液晶光変調素子の大きさや絵素解像度により、ドット状樹脂構造物の大きさや配列ピッチは適宜選択され得る。また、電極間に優先的にドット状樹脂構造物を配置すると開口率が上昇するため好ましい。
【００３４】
樹脂構造物３としては、加熱により軟化し冷却により固化するような材料を用いる。また、使用する液晶材料と化学反応を起こさず適度な弾性を有する有機物質が好適である。このような樹脂材料として熱可塑性高分子材料を用いることが好ましい。
【００３５】
熱可塑性高分子材料としては、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリビニールエーテル樹脂、ポリビニールケトン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニールピロリドン樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩素化ポリエーテル樹脂等が挙げられ、これら１種類かこれらの混合物を少なくとも含むような材料から樹脂構造物が形成される。
【００３６】
上下基板を支持し、かつある程度の接着力を有するには樹脂構造物の大きさも問題となるが、加熱圧着後の樹脂構造物の接着部分の面積が光変調領域内に占める面積の割合が１％以上であれば、液晶光変調素子として十分な強度を得ることができる。樹脂構造物の光変調領域内に占める面積が増加するに従って光変調部の面積は小さくなるが、樹脂構造物の占める面積の割合が４０％以下であれば液晶光変調素子として実用上十分な特性が得られる。
【００３７】
基板間ギャップ制御用のスペーサ４としては、加熱・加圧によって変形しない硬質材料からなる粒子が好ましく、例えば、ガラスファイバーを微細化したもの、ボール状の珪酸ガラス、アルミナ粉末等の無機系材料、あるいはジビニルベンゼン系架橋重合体やポリスチレン系架橋重合体等の有機系合成球状粒が使用可能である。
【００３８】
スペーサの大きさは、設定しようとする基板間ギャップの大きさに合わせて適宜定めればよいが、好ましくは１〜２０μｍとする。また、樹脂構造物に対する大きさの比を１／２〜１／２００程度にすることが好ましい。
【００３９】
本実施形態においては、図５に示すように、スペーサ４を液晶変調層１０の液晶材料５に分散させているが、図６に示すように、樹脂構造物３自体に含ませてもよいし、図７に示すように、液晶材料５および樹脂構造物３の両方に含ませてもよい。
【００４０】
上記液晶光変調素子においては、２枚の基板間のギャップを所定の大きさに保つ硬質のスペーサと、光変調領域内に所定の配置規則に基づいて配置され上記一対の基板を接着支持する熱可塑性高分子材料を主成分とする樹脂構造物とを備えたことにより、基板の全域にわたって両基板を強固に支持するとともに、配列ムラがなく、しかも、低温環境下において気泡の発生がないという効果が得られる。
【００４１】
図８は、基板１ａ、１ｂの間に、光変調領域外である基板の外縁部に液晶材料５を封じ込めるためのシール７を設けた場合の上面図である。
【００４２】
樹脂構造物３としては、上述したドット状のもののほかに、図９に示すような、所定の間隔をおいて配置されたストライプ状のものでもよい。樹脂構造物をストライプ状に形成することにより、ドット状に形成した場合に比べて概して開口率は低くなるが、接着面積の増加により樹脂構造物と基板との接着性が増し、素子自身がさらに強固なものとなる。さらに、ストライプ状の樹脂構造物を形成すると液晶光変調層内に堰が設けられることとなり、液晶光変調層内の液晶材料の流動を防ぐ点で有利である。マトリクス電極により絵素を構成した液晶光変調素子にストライプ状樹脂構造物を形成する場合、開口率をできるだけ大きくするために、帯状電極間に電極に沿って樹脂構造物を形成することが望ましく、また、上述のドット状樹脂構造物の場合と同様に、ストライプ状樹脂構造物の線幅は１０μｍ〜２００μｍとすることが望ましい。
【００４３】
なお、樹脂構造物の形状および配置状態は、上記のものに限らず種々変更可能である。要は、樹脂材料の散布等によるランダムな配列ではなく、樹脂構造物を等間隔に配列したものや、徐々に間隔が変わるもの、所定の配置パターンが一定の周期で繰り返されるものなど、基板ギャップを適切に支持できかつ画像表示を妨げないように考慮された一定の配置規則に基づくものであればよい。作製の容易性や実用的な観点からは、液晶光変調領域内の樹脂構造物の形状は、上記図８、図９に示すような、ドット状およびストライプ状に形成したものが有効である。
【００４４】
液晶光変調層に用いられる液晶材料５は、作製する液晶光変調素子の表示動作モードに合わせて適宜選択すればよく、ＴＮ型液晶、ＳＴＮ型液晶、コレステリックネマチック相転移型液晶、可視領域に選択反射波長を有する、コレステリック液晶等のネマチック液晶にカイラル材を添加した液晶材料や、室温でスメクチック相を示す強誘電性液晶や反強誘電性液晶等が使用可能である。
【００４５】
上記基本構成を備える液晶光変調素子は、従来公知のいずれの表示動作モードにも採用できる。例えば、ＴＮモード、ＳＴＮモード、強誘電性液晶モード、反強誘電性液晶モード、高分子分散型液晶モード、軸対称配向モード、電界誘起複屈折モード、ハイブリッド電界効果モード、Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇモード、エレクトロクリニック効果を有するスメクティック液晶を用いた相転移モード、動的散乱モード、ゲストホストモード、コレステリック液晶を用いた選択反射カラーモード、液晶複合膜等など、公知のいずれの表示モードでも用いることができる。
【００４６】
このとき、液晶の複屈折率を利用して透光・遮光を効率よく行うために、偏光板や位相差板を液晶光変調素子の両側（上下）に配置してもよい。さらには、配向膜とその表面のラビング処理を必要に応じて行ってもよい。図１０には、上面と下面とで偏向角が直角になるようにそれぞれ偏光板２０ａ、２０ｂを配置したＴＮ型あるいはＦＬＣ型液晶光変調素子を示した。また、図１１には、上面と下面とにそれぞれ位相差板２２ａ、２２ｂと偏光板２１ａ、２１ｂとを配置したＳＴＮ型液晶素子を示した。さらに、図１２には、コレステリック−ネマチック相転移型液晶素子や選択反射コレステリック型液晶素子の構成を示した。
【００４７】
液晶光変調素子をカラー表示素子として用いる場合には、用途に応じてカラーフィルタや二色性色素等を付加してもよい。複数の液晶光変調素子を組み合わせてカラー表示素子としても良い。
【００４８】
また、上記のような単純マトリクス駆動方式の液晶光変調素子だけでなく、図１３に示すような、Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＴＦＴ）やＭｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ（ＭＩＭ）等のアクティブ素子を有するアクティブマトリクス駆動方式の液晶光変調素子としてもよい。
【００４９】
図１３のセルは次のような構成を持つ。画素電極２２はマトリクス状に配置された画素９のそれぞれに対して１つずつ設けてある。走査線は液晶パネルの表示画面において、水平方向に沿って各走査線が１行分の画素に対応するように形成され、信号線は走査線と直交するように各信号線が１列分の画素に対応するように形成されている。走査線および信号線と画素電極２２とはＴＦＴ素子２３によって接続されている。走査線、信号線、ＴＦＴ素子２３および画素電極２２は従来公知の方法によって形成すればよい。なお、本明細書においては、走査線に平行な方向を行方向、信号線に平行な方向を列方向と呼ぶことにする。基板１ａ上には絶縁膜６および配向膜１５が形成されている。
【００５０】
他方の基板上１ｂには、フォトリソグラフィ法により、カラーフィルタ２０ａ〜２０ｃ、および上記ガラス基板１ａ上に形成されたＴＦＴ素子２３への遮光を行うためのブラックマトリクス２１が形成されている。カラーフィルタ２０ａ〜２０ｃ、ブラックマトリクス２１としては、それぞれ、各色の顔料分散型レジスト剤を用いることができる。カラーフィルタ２０ａ〜２０ｃおよびブラックマトリクス２１はどのような方法によって形成してもよく、カラーフィルタ２０ａ〜２０ｃを構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ部分が信号線に平行なストライプとなるように、かつ走査線方向（画面水平方向）においてＲ、Ｇ、Ｂが周期的に配列されるようにカラーフィルタを形成すればよい。ブラックマトリクス２１は、一画素を囲むように格子状に形成すればよい。カラーフィルタ２０ａ〜２０ｃ上には基板１ｂの全面にわたって平坦化膜８が形成されている。さらに、基板１ｂの全面にわたって透明電極として用いられるＩＴＯがスパッタリング法により形成されている。さらに配向膜１５が形成されている。
【００５１】
このような、アクティブマトリクス駆動方式は、図１０〜図１２に示す各液晶素子構成に適用可能である。
【００５２】
以下、図１４に沿って液晶光変調素子の製造方法の実施形態について説明する。
【００５３】
まず、図１４（ａ）に示すように、少なくとも一方が透明な基板１ａ、１ｂ上に、必要に応じて複数の帯状電極２ａ、２ｂを形成する。帯状電極２ａ、２ｂは、基板１ａ、１ｂ上にＩＴＯ膜をスパッタリング法等で形成した後、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行って形成する。
【００５４】
次に、透明な絶縁膜や配向膜を必要に応じて帯状透明電極２ａ、２ｂ上に形成する。配向膜を設けた場合には必要に応じてラビング処理を施してもよい。絶縁膜および配向膜は、それぞれ、酸化シリコン等の無機材料やポリイミド樹脂などの有機材料を用いて、スパッタリング法、スピンコート法、あるいはロールコート法など公知の方法によって形成することができる。
【００５５】
こうして帯状透明電極２ａ、２ｂの設けられた基板１ａ、１ｂの少なくとも一方に樹脂構造物３を形成する（図１４（ｂ）参照）。
【００５６】
樹脂構造物３は、図１５に示すような、スクリーン版５０１やメタルマスク等を用いて樹脂材料３０をスキージ５００で押し出すことにより必要に応じて使用する板状の支持部材５０２上に載置した基板１に印刷を行う印刷法、図１６に示すような、ディスペンサ法やインクジェット法などの、樹脂材料をノズル５１０の先から基板１上に吐出して形成する方法、あるいは、図１７に示すような、樹脂材料３０を平面基板あるいはローラ５２０上に供給した後、これを基板１表面に転写する転写法などにより形成することができる。
【００５７】
上記各方法によって樹脂構造物３を構成する樹脂はペースト状になっていることが望ましい。樹脂がペースト状になっていることで、ノズルの先やスクリーンなどの孔から一定の形状で押し出され、樹脂構造物３の形状のバラツキを少なくすることができる。特に、樹脂構造物３をスクリーン版やメタルマスクを用いた印刷法で形成する場合は、大面積の基板上に多数の樹脂構造物を短いタクト時間で形成することができ、極めて効率よく生産を行うことができる。その際、スクリーン版またはメタルマスクに撥油処理を施しておくと、樹脂構造物を構成する樹脂材料がスクリーン版またはメタルマスクに付着するのを抑制でき、樹脂構造物の形状のバラツキを抑えることができる。
【００５８】
樹脂構造物３を構成する樹脂材料として揮発性の溶剤を含むものを用いてもよい。このような揮発性溶剤としては、芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤、エーテル系溶剤、ハロゲン化炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、および、ケトン系溶剤などの溶剤であって、樹脂材料と均一に混ざるもので、室温から樹脂の軟化温度の範囲において揮発するものであればどの様なものでもよい。具体的には、キシレン、トルエン、ヘキサン、ジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、クロロホルム、酢酸ブチル、メチルエチルケトンなどが挙げられる。揮発性溶剤を含むことで、熱可塑性高分子材料をペースト状にすることができ、また、樹脂構造物３を形成後に乾燥することで樹脂構造物３を固化させることができ、後で両基板１ａ、１ｂを重ね合わせる際に樹脂構造物３の形状変化を低減することができる。
【００５９】
ぺースト状の樹脂を用いて基板上に樹脂構造物を配置した後、固化させる方法を用いることで、上述したような、ディスペンサ法やインクジェット法などノズルから樹脂を吐出する方法や、スクリーン版やメタルマスクを用いた印刷法で樹脂構造物を形成することができる。この結果、樹脂使用量を必要最小限に抑えることができ、生産コストを抑制することができる。
【００６０】
樹脂構造物３を構成する樹脂材料は、樹脂材料を基板上に配置する時の温度で、粘度が１００ｃＰ〜１００００００ｃＰのものが好ましい。また、チキソ性が１〜１００のものがよい。樹脂材料の粘度は、例えばＥ型粘度計（東京計器社製）によって測定することができる。チキソ性とは、印刷などで形成された樹脂構造物が、倒れたり、弛れたりすることなく形状を保持する程度を数値化したものである。本明細書においては、Ｅ型粘度計（東京計器社製）により回転数０．５ｒｐｍと５ｒｐｍの際の粘度を測定し、粘度の比を求めることで算出した値を記載した。
【００６１】
樹脂構造物を構成する樹脂材料の粘度が印刷時の基板表面の温度で１００ｃＰから１００００００ｃＰの範囲であれば、ディスペンサ法やインクジェット法などノズルから樹脂を吐出する方法や、スクリーン版やメタルマスクを用いた印刷法で樹脂構造物を形成するのが容易であり、形成した樹脂構造物が液晶層を介して両基板を支持するに必要な形状を保持することができる。また、樹脂構造物を構成する樹脂材料のチキソ性が印刷時の基板表面の温度で1から１００の範囲であれば、形成した樹脂構造物が弛れてしまうのを低減することができる。
【００６２】
樹脂構造物の形成時の高さは、所望の液晶光変調層の厚みより大きくかつその５倍以下、より好ましくは３倍以下とすることが望ましい。樹脂構造物の高さを液晶光変調層の厚みより大きくすることにより、樹脂構造物が両基板に対して接着性を呈して支持することができ、また、所望の液晶光変調層の厚みの３倍以下とすることで、基板を重ね合わせる際に、樹脂構造物がずれたり倒れたりするのを最小限に抑えることができる。
【００６３】
次に、図１４（ｂ）右図に示すように、スペーサ４を基板１ａ、１ｂの少なくとも一方の基板上に散布する。スペーサ４の散布は、従来公知の散布方法を用いて行えばよく、湿式法、乾式法のいずれでもよい。
【００６４】
スペーサ４は、上記図６で説明したように、樹脂構造物３を構成する樹脂材料中に予め混入し、樹脂構造物３と同時に基板１ａ、１ｂの少なくとも一方の基板上に配置してもよい。このように、予めスペーサ４を樹脂材料中に混入させ、樹脂構造物３の形成と同時にスペーサ４を配置することで、スペーサ４を樹脂構造物３中にのみ配置させることができ、スペーサ４による液晶材料５の配向不良発生を無くすことができる。
【００６５】
樹脂構造物を構成する樹脂材料に予めスペーサを混入しておくことにより、スペーサを基板上に散布する工程を削減でき、生産効率を向上できるばかりでなく、スペーサによる液晶材料の配向不良を発生させることがないので、液晶素子の表示ムラの発生を抑えることができる。
【００６６】
もちろん、図７に示したように、スペーサを樹脂構成物と液晶材料との両方に含ませてもよい。
【００６７】
次に、図１４（ｃ）に示すように、一対の基板１ａ、１ｂを複数の帯状電極２ａ、２ｂ形成面を対向させて重ね合わせ、一対の基板１ａ、１ｂの両側から加圧しながら加熱する。上述したように、樹脂構造物を構成する樹脂材料に熱可塑性高分子材料を含むことにより、樹脂構造物を加熱により軟化させ、冷却により再び固化させることができるので、加熱しながら加圧し、続いて冷却することにより、樹脂構造物と両基板を接着させることができる。
【００６８】
加圧の方法はどの様な方法でもよく、例えば、図１８に示すように、平面状の一対の板部材６０１ａ、６０１ｂで基板１ａ、１ｂを挟み、エアシリンダなどの加圧部材６００を用いて加圧してもよいし、図１９に示すように、間隔を所望の値に保った複数のローラ対６１０の間に樹脂構造物３を間に挟んだ一対の基板１ａ、１ｂを通過させることにより加圧を行ってもよい。また、図２０に示すように、平面状の板部材６２１上に樹脂構造物３を間に挟んだ一対の基板１ａ、１ｂを載せ、その上をローラ６２０を荷重をかけながら通過させることにより加圧を行ってもよい。加圧は、スペーサを移動、変形、あるいは破壊しない範囲でなるべく強い力で行うことが好ましい。
【００６９】
加熱の方法もどの様な方法でもよく、例えば、上述した加圧工程を所望の温度に設定した恒温槽内で行う方法や、上述した板部材６０１ａ、６０１ｂ、６１２、６２１や、ローラ６１０、６２０を所望の温度に加熱する方法を採用することができる。
【００７０】
樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度以上に加熱しながら基板を加圧すると、基板間ギャップをスペーサの大きさによって定められる値に設定でき、その後、基板を加圧したまま樹脂材料の軟化温度以下に冷却することで、基板間ギャップをスペーサの大きさによって定められる値に保ったまま樹脂材料を固化できる。このことにより、冷却前に加圧をやめた場合に発生する樹脂構造物の変形や基板間ギャップがスペーサにより定められる値より大きくなることを防ぐことができる。
【００７１】
基板を加熱し、樹脂構造物３が軟化して、両基板１ａ、１ｂに接着させた後に、基板を冷却する。この冷却工程は、自然放冷で行ってもよく、恒温槽内やあるいは板部材６０１ａ、６０１ｂ、６２１やローラ６１０、６２０を冷却することで強制的に基板を冷却してもよい。このとき、基板は適宜設定した割合で冷却すればよいが、冷却する際には、例えば、少なくとも樹脂構造物３を構成する樹脂材料の軟化温度以下まで基板温度が低下するまで基板を加圧し続けるのが好ましい。樹脂材料の軟化温度以上で加圧をやめると基板がずれてしまうことがある。
【００７２】
そして、図１４（ｄ）に示すように、こうして形成された空セルに液晶材料を注入する。液晶を注入する方法としては、公知の真空注入法を用いることができる。一対の基板を貼り合わせた後に液晶を注入することで、注入に使用する液晶材料の使用量を必要最小限にすることができる。
【００７３】
液晶を注入する際に基板を加熱してもよい。これにより、室温下で粘度が高く、注入されにくい液晶材料でも容易に注入を行うことができる。このとき、基板の加熱温度は適宜設定すればよいが、樹脂構造物３を構成する樹脂材料の軟化温度よりも低くすることが好ましい。樹脂材料の軟化温度よりも基板温度を高くすると、液晶材料の注入時に液晶材料中に樹脂材料が溶解したり、液晶材料５の注入時の流れによって樹脂構造物が変形する恐れがある。
【００７４】
基板の加熱温度は、液晶材料の粘度が高い場合には、液晶材料のアイソトロピック相への転移温度よりも高い方がよい。液晶材料をアイソトロピック相の状態で注入することで、粘度が低下することから注入を容易にし、また、注入時に基板内で液晶材料の組成分布が起こるのを低減することができる。
【００７５】
樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度を、液晶材料のアイソトロピック相への転移温度より高いものを用いると、液晶材料の配向の安定性を高めたり、上記のようにアイソトロピック相への転移温度以上に基板を加熱する場合でも、樹脂構造物が加熱により軟化するのを防止することができ、良好に両基板を支持させることができる。
【００７６】
したがって、液晶注入時の基板温度を、液晶のアイソトロピック相への転移温度以上かつ樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度以下とすることにより、液晶材料の流動性を高めて注入しやすくすると共に、一度接着した樹脂構造物が加熱によって基板から剥がれるのを防止することができる。
【００７７】
図２１に示すように、液晶材料の注入を、一対の基板の重ね合わせ前に基板上に滴下することにより行ってもよい。この場合、液晶材料は、少なくとも一方の基板の複数の帯状電極形成面の全面に滴下する。図２１においては、図２１（ｂ）左図に示すように、予めスペーサ４を液晶材料５に含ませておき、これを滴下するようにした例を示す。
【００７８】
液晶材料を滴下するには、例えば、図２２に示すように、液晶材料５をシリンジなどのノズル状の射出口７００から基板１に射出する方法や、図２３に示すように、供給口７１２から液晶材料をならしローラ７１３を介してロールコータ７１０に供給することにより、板状の支持部材７１１に載置された基板１上に液晶材料を塗布するロールコート法や、図２４に示すような、噴射ノズル７２１を複数備えるとともにこの噴射ノズル７２２の下流側に近接して設けられた、ガラスやゴムなどのブレード７２１を備えたバーコータ７２０により均一塗布するバーコート法などを用いることができる。
【００７９】
一対の基板を重ね合わせる前に液晶材料を少なくとも一方の基板表面に滴下することによって、両基板の重ね合わせと液晶注入をほぼ同時期に行うことができる。従来の真空注入法では、基板面積が大きくなる程、注入時間が長くなり生産のタクト時間を長くしていたが、この方法を用いることにより極めて短時間で注入を行うことができる。また、このような液晶滴下法を用いることにより、液晶材料に予めスペーサを混ぜておくことも可能となる。
【００８０】
液晶材料を基板に滴下する場合、基板の重ね合わせは任意の方法で行うことができるが、ガラス基板等の硬質基板を用いる場合は、図２５に示すように端部から重ねあわせる方法を用いることができ、フィルム基板を用いる場合には、図２６に示すように、液晶材料５を基板１ｂ中央部に滴下し、この中央部で一対の基板１ａ、１ｂの帯状電極形成面を重ね合わせた後、基板周辺部に向かって一対の基板１ａ、１ｂを押圧しながら重ね合わせていくことにより、液晶材料５を基板全域に充填することができる。こうすることにより、液晶材料５の基板を重ね合わせる際に気泡が生じてこれを巻き込むのを低減することができる。基板を重ね合わせることにより、滴下され樹脂構成物の上面に付着した液晶が押し出される。
【００８１】
滴下による液晶注入の際にも、上述したのと同様に少なくとも一方の基板を加熱することにより、液晶材料の粘度を下げることができるので、両基板を重ね合わせる際に基板間への気泡の巻き込みを少なくすることができる。また、基板加熱温度を液晶材料のアイソトロピック相への転移温度以上にすることで、液晶材料の流動性を高めることができ、基板の位置による液晶材料の組成変化の発生を低減でき、表示ムラを生じないようにすることができる。
【００８２】
基板の重ね合わを減圧下で行うと、液晶材料中に含まれているガスを脱気することができるので、素子の基板間に気泡が発生するのをさらに低減することができる。
【００８３】
なお、図２１に示すように、一方の基板のみに液晶材料を滴下するだけでなく、気泡の巻き込み防止をより確実にするため、一方の基板に全面にわたって液晶材料を滴下するとともに、他方の基板にもドット状に液晶材料を滴下するようにしてもよい。この場合、ドット状の液晶材料が付着した部分から他方の基板に重ね合わせればよい。
【００８４】
液晶材料の滴下後、余分な液晶材料を取り除き、上述したように一対の両基板を重ね合わせる。
【００８５】
図８、図９に示したシール７は適当な樹脂材料等を用いて任意の時期に設けることができる。例えば、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂等を用いて、一対の基板１ａ、１ｂを重ね合わせる前に一対の基板１ａ、１ｂの内、少なくとも一方の基板の外縁部にシールを配置すればよい。なお、シールの線幅はおよそ１０μｍ〜１０００μｍが好ましい。
【００８６】
図２７に示すように、シール７には、少なくとも一箇所注入口となる開口部１３を設けておき、液晶材料５を注入あるいは排出する際の液晶材料５の出入口とすることが好ましい。この注入口１３は、液晶材料５の充填後、紫外線硬化樹脂等で封止（図２７中の符号１４）すればよい。
【００８７】
なお、シール７は、上述したのと同様の樹脂構造物で構成してもよい。すなわち、樹脂構造物を液晶光変調層の外縁部で連続な構造とし、液晶光変調素子周辺を囲うような壁状構造とすることで、この樹脂構造物が液晶光変調素子のシール７として機能する。シール７となる壁状の樹脂構造物は、少なくとも一方の基板上の帯状電極形成面の光変調領域外に、上述した樹脂構造物３と同様に、ディスペンサ法やインクジェット法など樹脂をノズルの先から基板上に吐出して形成する方法や、スクリーン版、メタルマスク等を用いた印刷法、樹脂を平面基板あるいはローラ上に形成した後、基板上に転写する転写法などによって形成することができる。
【００８８】
壁状の樹脂構造物７は、樹脂構造物３と同じ方法によって形成してもよいし、異なる方法で形成してもよい。また、壁状の樹脂構造物７は樹脂構造物３と同じ基板上に設けてもよいし、異なる基板上に設けてもよい。壁状の樹脂構造物７は樹脂構造物３を同じ基板上に同じ方法で作製した場合には、工程を簡略化できる。
【００８９】
光変調領域内に加え、光変調領域外にも壁状の樹脂構造物を形成し、液晶素子を作製することで、両基板を広い面積で支持することができるので、基板間ギャップを素子全体で均一に保つことができ、表示品位をさらに向上することができる。
【００９０】
壁状の樹脂構造物７の形成は、液晶光変調領域内に設けられるドット状やストライプ状などの樹脂構造物の形成と同時に行うことができ、光変調領域内外の樹脂構造物を同時に形成することで、生産工程を最小限にとどめることができるので、極めて効率よく生産できる。
【００９１】
壁状の樹脂構造物７をディスペンサ法やインクジェット法など樹脂をノズルの先から基板上に吐出して形成する方法では、描画パターンを制御して樹脂構造物７を描画するのみでよい。スクリーン版、メタルマスク等を用いた印刷法の場合は、例えば、図２８に示すように、壁状の樹脂構造物のパターン５０３と樹脂構造物３のパターン５０４との両方を有するメタルマスク５０４あるいはスクリーン版を用いて行えばよい。この場合、図２９に示すように、基板１に、樹脂構造物３とシール７とが同時に形成される。さらに、ローラ上に形成した後に基板上に転写する転写法では、転写するパターンを樹脂構造物の形状に合わせて変えればよい。
【００９２】
壁状の樹脂構造物７と樹脂構造物３を異なる基板上に設ける場合には、光変調領域内外で樹脂構造物の形成法を変えることが容易になる。例えば、光変調領域内では、スクリーン版やメタルマスクを用いて、精細な樹脂構造物を作製し、光変調領域外では、ディスペンサを用いて、用いる樹脂量を必要最小限に抑えて、樹脂構造物を作製することができる。また、光変調領域内外で樹脂構造物の樹脂材料を異ならせることが容易になる。これにより、光変調領域内では、精細度や接着性を重視した樹脂を選択し、光変調領域外では、光変調層中の液晶材料中に外部から不純物が混入しないような、気密性が高く、長期の信頼性を有する樹脂材料を選択することもできる。光変調層中の液晶材料中に外部から不純物が混入しないようにするには、光変調領域外の樹脂材料にエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂は一度焼成すると熱による変化を受けにくいので、長期にわたり高い気密性を保つことができる。
【００９３】
さらに、光変調領域内の樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度と熱硬化性樹脂の硬化温度とを一致あるいは接近させると、一段階の加熱工程で処理することができ、極めて効率良く生産することができる。樹脂材料の軟化温度と熱硬化性樹脂の硬化温度との差の絶対値を１５℃、より好ましくは１０℃程度にすることが望ましい。
【００９４】
光変調領域外に設ける壁状の樹脂構造物７を、図３０に示すような２重、３重などの多重構造としてもよい。光変調領域外の樹脂構造物を多重構造とすることで、基板をより強力に支持することができ、さらに広い面積で両基板を支持することができる。また、素子の密閉性をさらに高めることができるので、素子外部からの水分や不純物の侵入をいっそう低減することができ、液晶素子の信頼性を向上させることができる。
【００９５】
多重構造を構成する全ての樹脂構造物を同じ基板上に形成してもよいし、別々の基板上に形成してもよい。全ての樹脂構造物を同じ基板上に形成すれば、工程を簡略化することができ、別々の基板上に形成すれば、作製方法や樹脂材料を、多重構造を形成する壁状の樹脂構造物間で異ならせることができる。
【００９６】
光変調領域外に設ける壁状の樹脂構造物の一部には、必要に応じて、開口部を設けておく。この開口部は、一対の基板を貼り合わせた後に液晶材料を注入する場合の注入口として、あるいは、一対の基板を貼り合わせる前に液晶材料を基板上に滴下した場合の、液晶材料の排出口として使用する。この注入口は、液晶材料充填後、紫外線硬化樹脂などを用いて封止する。
【００９７】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では本体内に電極を有する液晶光変調素子の例について説明したが、液晶としてメモリー性を有するものを用い、この液晶を可視光の透過率もしくは反射率の異なる少なくとも２つの状態の間で切り替わるように電界を作用させられさえすれば表示体として使用でき、必ずしも本体内に電極を有している必要はない。そこで、本実施形態においては、液晶光変調層に電圧を印加するための電極を液晶表示体の本体外部に設けた例について説明する。
【００９８】
図３２は、本発明の一実施形態である液晶表示シート２００の断面図を示す。図３２に示すように、液晶表示シート２００は、透明基体１ａと、特定色の表示を行うための液晶光変調層１０と、透明基体１ａとを順に積層してなる。図３２に示すように、電源８０に接続された一対の電極８１、８２を液晶表示シート２００の表裏に配置し、液晶表示シート２００に電圧を印加することにより、液晶分子の配向を変えて表示を行うことができる。
【００９９】
図３３は、液晶表示シート２００に表示を行わせるための構成の一実施形態を示している。図３３に示すように、このシステムは、搬送ローラ９０、９１と、液晶表示シート２００の幅方向に複数に分割して設けられた電極８３と、電極８３の接続された電源８０とを備えている。
【０１００】
搬送ローラ９０、９１により一定速度で表示シートを送りながら、画像情報に基づいて電極８３を個別にＯＮ／ＯＦＦすることにより、液晶表示シート２００に画像を書き込むことができる。また、電極８３により一様な電圧を印加することにより、シート上の画像を消去することができる。
【０１０１】
図３４は、電圧を印加するための他の実施形態の構成を示している。図３４に示すように、液晶表示シート２００を電極板８５に載せ、電源８０に接続されたペン型の電極８４で液晶表示シート２００をなぞることにより液晶表示シート２００に所望の画像を描くことができる。
【０１０２】
以下、実施例を挙げてさらに詳細に説明する。
【０１０３】
＜実施例１＞
基板として１２７ｍｍ×１２７ｍｍの板状の７０５９ガラス（コーニング社製）を２枚用い、この両基板上にスパッタリング法によりＩＴＯ薄膜を７００オングストロームの厚みで形成した。次に、フォトリソグラフィ工程により上記両基板上に、電極幅２８０μｍ、電極間隔２０μｍの帯状透明電極を形成した。そしてこの透明電極上に、絶縁膜として酸化シリコン薄膜を４０００オングストロームの厚みでスパッタリング法により形成した。さらに、配向膜材料ＳＥ−６１０（日産化学工業社製）をスピンコート法により５００オングストロームの厚みに塗布し、１８０℃で１時間、恒温槽中で加熱して上記絶縁膜上に配向膜を形成した。そして、上記両基板を対向させたとき、ラビング角が２６０度となるように各基板上の配向膜をナイロン布を用いてラビング処理した。
【０１０４】
次に、素子の光変調領域に対応する部分に直径４０μｍの円筒状の樹脂透過孔が３００μｍのピッチで形成された厚み３５μｍのメタルマスク（ムラカミ社製）を用いて、ペースト状の熱可塑性ポリエステル樹脂材料アロンメルトＰＥＳ−３６０ＳＡ４０（スリーボンド社製、軟化温度１５０℃、２５℃での粘度４５００ｃｐｓ、２５℃でのチキソ性３．２）を、スクリーン印刷機ＭＳ４００（ムラカミ社製）により、一方の基板上に配置した。このとき基板温度を２５℃に保つとともに、樹脂材料が画素９の４つの角の位置とほぼ一致するように、すなわち、図８に示すような格子状に配置した。
【０１０５】
そして、上記基板をホットプレートで８０℃、２０分間加熱し、樹脂材料中に含まれるトルエンとメチルエチルケトンとの混合溶剤を揮発させて樹脂材料を固化した。これにより、基板上に、直径４０μｍ、高さ１０μｍの樹脂構造物が３００μｍのピッチで形成された。本実施例では基板ギャップを６μｍとするため、基板ギャップに対する樹脂構造物の高さの比はほぼ１．６７である。
【０１０６】
次に、上記基板上に液晶材料を滴下した。液晶材料としては、ＳＴＮ液晶のＭＬＣ６０６８−０００（メルク社製、転移温度７０℃）にカイラル材Ｓ−８１１（メルク社製）を２．３ｗｔ％加えたものを用いた。上記液晶材料には粒径約６μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０６；積水ファインケミカル社製）を予め分散させておき、後の工程で作製するシールにより囲まれる光変調領域内の全面をほぼ覆うようにシリンジを用いて上記樹脂構造物の構成された基板上に滴下した。液晶材料を滴下する際、上記基板をホットプレート上で７５℃に加熱しながら行った。このとき液晶材料は等方性状態（アイソトロピック相）であった。
【０１０７】
他方の基板上の周端部には、粒径約６μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０６；積水ファインケミカル社製）をシール剤ストラクトボンドＸＮ−２１−Ｓ（三井東圧社製）中に混入したものを、ディスペンサとしての液晶シール剤塗布装置ＭＬＣ−III（武蔵エンジニアリング社製）を用いて描画した。このとき液晶材料の排出のための開口部を設けておいた。
【０１０８】
こうして樹脂構造物の形成された基板とシールの形成された基板とを、帯状電極面が対向するように重ね合わせた。このとき、各基板の帯状電極が互いに直交するように重ね合わせた。次に、重ね合わせた両基板を、表面を研磨した２枚のステンレス製平板で挟み、この平板対に約０．３７ｋｇ／ｃｍ2の荷重をかけて１６０℃の恒温槽中に６０分間放置することにより、上記両基板を貼り合わせた。なお、本実施例では、光変調領域内に設けた樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度と、光変調領域外に設けた樹脂構造物を構成する樹脂材料の硬化温度とが接近しているので、貼り合わせのための加熱工程を一段階で行うことができる。
【０１０９】
その後、恒温槽の電源を切り、荷重をかけたまま恒温槽中で室温まで冷却した。冷却後、紫外線硬化樹脂フォトレックＡ−７０４−６０（積水ファインケミカル社製）を上記シールの液晶排出口に塗布し、紫外線を照射して封止した。
【０１１０】
こうして作製したＳＴＮ液晶パネルの基板間ギャップを液晶ギャップ測定機ＲＥＴＳ−２０００（大塚電子社製）により測定した結果を図３１に示す。図３１に示すように、上記液晶パネルは極めて基板間ギャップが均一であった。また、上記液晶パネルの任意の９点における電圧−透過率特性を測定したところ、位置による表示ムラが低減された均一な表示がなされていることがわかった。また、この液晶表示パネルを１００℃の高温環境下に１時間放置したが、基板間ギャップに大きな変化は見られなかった。
【０１１１】
＜実施例２＞
基板として、５５０ｍｍ×６５０ｍｍのサイズの７０５９ガラス（コーニング社製）を２枚用い、このうち一方の基板上に、走査線、信号線、画素電極、およびＴＦＴ素子を形成した。画素電極は、マトリクス状に配置された画素のそれぞれに対して１つずつ設けた。走査線は、液晶パネルの表示画面において、水平方向に沿って各走査線が１行分の画素に対応するように形成した。また、信号線は、走査線と直交するように、各信号線が１列分の画素に対応するように形成した。走査線および信号線と画素電極とは、ＴＦＴ素子によって接続した。なお、本実施例では、各層を構成する材料をスパッタリング法で薄膜を形成し、フォトリソグラフィ工程により所定の形状に加工した。画素電極は、幅２００μｍ、長さ６００μｍとした。
【０１１２】
次に、ＴＦＴ素子が設けられたガラス基板上に、全面にわたって配向膜を形成する。ポリイミド樹脂を主成分とする配向膜材料ＡＬ４５５２（日本合成ゴム社製）を用い、薄膜印刷機Ａ−６５Ａ（ナカン社製）により、一方の基板の全面に印刷した。その後、恒温槽中で２００℃、１時間加熱し、厚さ４００オングストロームの配向膜を形成した。こうして、ＴＦＴ側の基板を形成した。
【０１１３】
他方の基板上には、カラーフィルタ、および、上記ガラス基板上に形成されたＴＦＴ素子への遮光を行うためのブラックマトリクスをフォトリソグラフィ法により形成した。カラーフィルタ、ブラックマトリクスとしては、それぞれ、日立化成工業社製の顔料分散型カラーレジストＰＤ−２００（ＲＧＢ各色）およびＰＤ−１７０Ｋ（ブラックマトリクス）を用いた。なお、カラーフィルタおよびブラックマトリクスはどのような方法によって形成してもよい。本実施例では、カラーフィルタを構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ部分が信号線に平行なストライプとなるように、かつ走査線方向（画面水平方向）においてＲ、Ｇ、Ｂが周期的に配列されるようにカラーフィルタを形成した。また、ブラックマトリクスは、一画素を囲むように格子状に形成した。
【０１１４】
次に、上記カラーフィルタ上に、基板の全面にわたって平坦化膜を形成した。平坦化膜の形成は、ＡＣ−８１００（日産化学工業社製）を用いて薄膜印刷機Ａ−６５Ａ（ナカン社製）で塗布し、２２０℃で焼成することにより行った。次に、上記基板の全面にわたって、透明電極として用いられるＩＴＯをスパッタリング法により厚さ７００オングストロームに形成し、さらにその上に、配向膜を上述したのと同様にして形成した。こうして対向側基板を形成した。
【０１１５】
こうして得られたＴＦＴ側基板および対向側基板のそれぞれにラビング処理を施した。続いて、樹脂構造物を形成した。本実施例では３画素で１絵素としたので、直径４０μｍの円筒状の樹脂透過孔が６００μｍのピッチで形成された厚み２５μｍのメタルマスク（ムラカミ社製）を用い、大型印刷機ＦＺ−３６−１０２０（ムラカミ社製）で印刷した。印刷時は基板温度を約２５℃に保った。この際、粒径約４．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０４５；積水ファインケミカル社製）を、予め熱可塑性樹脂ステイスティック３７１（テクノアルファ社製、粘度２５００００ｃＰ、チキソ性１．７）中に混入したものを用いた。こうして、対向基板上には、直径４０μｍ、高さ６μｍの樹脂構造物が６００μｍのピッチで形成された。基板ギャップに対する樹脂構造物の高さの比は約１．３３であった。
【０１１６】
次に、樹脂構造物を介して両基板を貼り合わせ、さらに、ＴＮ型液晶ＺＬＩ１５６５（メルク社製）にカイラル材Ｓ−８１１（メルク社製）を０．７ｗｔ％添加したものを両基板間に真空注入し、シールの液晶注入口を実施例１と同様に紫外線硬化樹脂で封止して液晶光変調層を形成した。
【０１１７】
こうして、図１３に示すような構成を有する、基板ギャップ４．５μｍのＴＦＴ駆動の大型液晶パネルを作製した。得られたＴＮ液晶パネルは大型基板でありながら、均一なセルギャップを保ち、かつ、スペーサが樹脂構造物中にのみ含まれているので、スペーサの凝集による輝点の発生もなく、極めて表示品位の高い液晶パネルであった。
【０１１８】
＜実施例３＞
スクリーン版を用いた印刷法により樹脂構造物を形成した以外は、実施例１と同様にしてＳＴＮ型液晶パネルを作製した。スクリーン版としては、撥油処理の施されたＭＳ−ＥＲプレートＭＳ−２９０Ｂ撥油仕様（ムラカミ社製）を用い、樹脂透過部径５０μｍ、ピッチ２００μｍ、乳剤厚３５μｍとした。
【０１１９】
この結果、直径５０μｍ、高さ８μｍの樹脂構造物がピッチ２００μｍで形成された、実施例１と同様の良好な表示ができる液晶表示パネルが得られた。また、上記スクリーン版は撥油処理が施されているため、繰り返し樹脂構造物を印刷をしても、スクリーン版の目詰まりがなく、作業効率が極めて良好であった。
【０１２０】
＜実施例４＞
ディスペンサを用いて樹脂構造物を形成した以外は実施例１と同様にしてＳＴＮ型液晶パネルを作製した。ディスペンサとしては、超微量定量吐出装置ＳＭＰ−III（武蔵エンジニアリング社製）を用い、先端ノズルの穴径を１００μｍ、吐出量を１０-6ｃｃとした。こうして、直径１２０μｍ、高さが１８μｍの樹脂構造物をピッチ３００μｍで形成した。基板ギャップに対する樹脂構造物の高さの比は３であった。
【０１２１】
こうして作製した液晶パネルは、セルギャップが均一で、表示品位も高いものであった。
【０１２２】
＜実施例５＞
メタルマスクとして、図２８に示すような、光変調領域に相当する部分に直径４０μｍの樹脂透過孔がピッチ３００μｍで形成されたパターンを有し、光変調領域外に相当する部分に線幅４００μｍで液晶の排出口を有する枠状のパターンを有する、厚みが３５μｍのものを用い、基板温度を２５℃に保ってスクリーン印刷機ＭＳ４００（ムラカミ社製）により、樹脂材料を一方の基板上に配置した以外は実施例１と同様にして、光変調領域外に壁状の樹脂構造物が設けられたＳＴＮ液晶パネルを作製した。
【０１２３】
こうして作製した液晶パネルは、セルギャップが均一で、表示品位も高いものであった。また、本実施例では、液晶パネルのシールと光変調領域内の樹脂構造物とを同時に形成することができ、極めて効率よく液晶パネルを作製することができた。
【０１２４】
＜実施例６＞
メタルマスクとして、光変調領域に相当する部分に直径４０μｍの樹脂透過部がピッチ３００μｍで形成されたパターンを有し、光変調領域外に相当する部分に、液晶の排出口を有する線幅４００μｍの２重の枠状のパターンを有する厚みが３５μｍのものを用い、基板温度を２５℃に保ってスクリーン印刷機ＭＳ４００（ムラカミ社製）により、樹脂材料を一方の基板上に配置した以外は実施例１と同様にしてＳＴＮ液晶パネルを作製した。
【０１２５】
こうして作製した液晶パネルは、セルギャップが均一で、表示品位も高いものであった。また、液晶パネルの枠シールと光変調領域内の樹脂構造物を同時に形成でき、極めて効率よく作製できただけでなく、光変調領域外に設けた樹脂構造物が多重構造となっており、両基板をより広い接着面積で支持することができるので、強固に両基板を支持することができた。
【０１２６】
＜実施例７＞
まず、実施例１と同様にして一方の基板上に樹脂構造物を形成した。また、他方の基板の周辺部に、粒径約６μｍのスペーサのミクロパールＳＰ−２０６（積水ファインケミカル社製）を、熱可塑性樹脂ステイスティック３７１（テクノアルファ社製、粘度２５００００ｃＰ、チキソ性１．７）中に混入したものをスクリーン版を用いた印刷法により樹脂構造物を形成した。スクリーン版としては、ＭＳ−ＥＲプレートＭＳ−２９０Ｂ撥油仕様（ムラカミ社製）を用いた。光変調領域外においては、液晶の排出口を有する線幅４００μｍの枠状のパターンを有する、乳剤厚が７０μｍのものを用いて描画した。
【０１２７】
そして、基板を帯状電極形成面を対向させて重ね合わせた後、１５０℃で加熱しながら加圧して、両基板を貼り合わせた。さらに、液晶材料を実施例１と同様にして注入し、注入口を封止することにより液晶変調素子を形成した。
【０１２８】
こうして作製した液晶パネルは、セルギャップが均一で、表示品位も高いものであった。また、実施例５と同様に極めて効率よく液晶パネルを作製することができた。
【０１２９】
＜実施例８＞
基板として一対のＩＴＯ電極付きポリカーボネート基板（藤森工業社製）を用い、この基板上にフォトリソグラフィ工程により、帯状電極を幅２８０μｍ、間隔２０μｍで形成した。そして、配向膜材料ＡＬ４５５２（日本合成ゴム社製）を用いて、薄膜印刷機Ａ−６５Ａ（ナカン社製）により基板の全面に印刷し、１２０℃で１時間恒温槽中で加熱することにより、厚さ４００オングストロームの配向膜を形成した。配向膜形成後、ラビング角が２６０度となるようにラビング処理を施した。
【０１３０】
次に、実施例１と同様にして樹脂構造物を配置した基板上のほぼ中心部を横切るように、液晶材料をスポイトを用いて滴下した。その後、対向基板を帯状電極が直交する方向に支持し、滴下された液晶材料上で両基板１ａ、１ｂが接するようにＵ字型に撓ませた。そして、Ｕ字型に撓ませた対向基板の両端をゆっくりと引っ張りながら、中心部から基板に重ね合わせてゆき、両基板が両端まで重ね合わさったら、加熱しながら加圧して両基板を貼り合わせた。このとき余分な液晶材料は排出口から取り除いた。その後は、実施例１に示した手順に準じて液晶パネルを作製した。
【０１３１】
こうして作製した液晶パネルは、セルギャップが均一で、表示品位も高いものであった。また、基板間への気泡の巻き込みも観察されなかった。
【０１３２】
＜実施例９＞
液晶材料を基板上に滴下した後、両基板の重ね合わせを真空チャンバ内で行う以外は実施例１と同様にして液晶パネルを作製した。基板を重ね合わせる際は、チャンバ内を徐々に減圧しながら液晶材料を脱泡するようにした。そして、加熱しながら加圧することで両基板を貼り合わせ、加圧したまま冷却した。その後、実施例１と同様にして液晶パネルを作製した。
【０１３３】
こうして得られた液晶パネル内には気泡がなく、低温時−２５℃、高温時７０℃、通算１００時間の加熱冷却試験後も表示画素大の気泡が発生することはなかった。また、セルギャップが均一で、表示品位も高いものであった。
【０１３４】
＜比較例１＞
実施例１と同様にして配向膜を形成した後、一方の基板上に、直径１００μｍの粒子状の熱可塑性ポリエステル樹脂アロンメルトＰＥＳ−３６０ＳＡ４０（スリーボンド社製）と加熱によって変形しない粒径約６μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０６；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法で散布した。散布密度はそれぞれ約１００個／ｍｍ2および約１００個／ｍｍ2とした。その後、基板周辺部に一部注入口を設け、シールのストラクトボンドＸＮ−２１−Ｓ（三井東圧科学社製）を形成し、一対の基板を貼り合わせた。続いて公知の真空注入法で、ＳＴＮ液晶のＭＬＣ６０６８−０００にカイラル材Ｓ−８１１（ともにメルク社製）を２．３ｗｔ％含むものを注入した。注入後、注入口を紫外線硬化樹脂フォトレックＡ−７０４−６０（積水ファインケミカル社製）で封止した。
【０１３５】
このようにして作製したセルを顕微鏡で観察すると、熱可塑性ポリエステル樹脂が凝集している様子が観察され、液晶材料の配向不良を引き起こしていることが判明した。また、多くの輝点が観察され、表示がざらついて見えた。
【０１３６】
＜実施例１０＞
ラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板（１０ｃｍ×１０ｃｍ）上に、熱可塑性ポリエステル樹脂ＰＥＳ−３６０Ｓ３０（スリーボンド社製、軟化温度１５０℃）を用いて、スクリーン印刷法により直径約４０μｍの円柱状の樹脂構造物を３００μｍのピッチで形成した。また、樹脂構造物の形成と同時に、基板外縁部には、上記ポリエステル樹脂を用いて、液晶注入口を残して連続した樹脂堰を形成した。
【０１３７】
次に、上記基板状に粒径約４．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０４５；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約１５０個／ｍｍ2の散布密度で散布した。そして、対向基板として同じくラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯ電極付きガラス基板を該電極面が対向しかつツイスト角が９０度になるように重ね合わせ、該ポリエステル樹脂の軟化温度である１５０℃で加熱しながら０．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で５分間加圧を行い、加圧状態のまま室温まで冷却することによりセルを形成した。
【０１３８】
このセルに液晶材料としてカイラル材Ｓ−８１１（メルク社製）を０．７ｗｔ％添加したネマチック液晶ＺＬＩ−１５６５（メルク社製、ＴN-I＝８５℃）を９０℃に加熱後、真空注入し、紫外線硬化型樹脂フォトレックＡ−７０４−６０（積水ファインケミカル社製）により注入口の封止を行い、セル外上下にクロスニコルで偏光板を配置することで図１０に示す構成のＴＮ型液晶光変調素子とした。なお、ＴN-Iは、昇温過程において液晶相からアイソトロピック相への相転移温度を表す。
【０１３９】
こうして得られた液晶光変調素子に外圧として１ｃｍ2当たりに１０ｋｇの力を加えたが、外圧除去後の基板間距離の拡大及び縮小は見られず、ムラも見られなかった。また、外圧印加前後で駆動電圧も変化していなかった。さらに、この液晶光変調素子を−２５℃で２４時間放置したが気泡の発生は見られなかった。
【０１４０】
＜実施例１１＞
一方の基板の内側表面に複数の画素電極とそれに接続する薄膜トランジスタを形成したアクティブマトリクス型のセルを用いた以外は実施例１と同様にして、図１３に示す構成のＴＦＴ型液晶パネルを作製した。この液晶パネルは、クロストークの少ないコントラストの高いものであった。また、前記と同様に外圧を加えたが際だった変化は見られなかった。
【０１４１】
＜実施例１２＞
ラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板（１０ｃｍ×１０ｃｍ）上に、熱可塑性ポリエステル樹脂ＰＥＳ−３６０Ｓ３０（スリーボンド社製）を用いて、スクリーン印刷法により直径約４０μｍの円柱状の樹脂構造物を３００μｍのピッチで形成した。また、樹脂構造物の形成と同時に、基板外縁部には、上記ポリエステル樹脂を用いて、液晶注入口を残して連続した樹脂堰を形成した。
次に、該基板状に粒径約６．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０６５；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約１００個／ｍｍ2の散布密度で散布した。
【０１４２】
対向基板として同じくラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板を該電極面が対向しかつツイスト角が２５０度になるように重ね合わせ、該ポリエステル樹脂の軟化温度である１５０℃で加熱しながら０．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で５分間加圧を行い、加圧状態のまま室温まで冷却することによりセルを形成した。
【０１４３】
このセルに液晶材料としてカイラル材Ｓ−８１１（メルク社製）を２．３ｗｔ％添加したネマチック液晶ＭＬＣ６０６８−０００（メルク社製、ＴN-I＝７０℃）を８０℃に加熱後、真空注入し、さらに紫外線硬化型樹脂フォトレックＡ−７０４−６０（積水ファインケミカル社製）で注入口の封止を行い、セル外上下に位相差板と偏光板をコントラスト比が最大となるように配置することにより、図１１に示す構成のＳＴＮ型液晶光変調素子とした。
【０１４４】
得られた液晶光変調素子に対して外圧として１ｃｍ2に１０ｋｇの力を加えたが、外圧除去後の基板間距離の拡大及び縮小は見られず、ムラも見られなかった。また外圧印加前後で駆動電圧の変化も見られなかった。さらにこの液晶光変調素子を−２５℃で２４時間放置したが気泡の発生は見られなかった。
【０１４５】
＜実施例１３＞
ラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板（１０ｃｍ×１０ｃｍ）上に、熱可塑性ポリエステル樹脂ＰＥＳ−３６０Ｓ３０（スリーボンド社製）を用いて、スクリーン印刷法により直径約４０μｍの円柱状の樹脂構造物を３００μｍのピッチで形成した。また、樹脂構造物の形成と同時に、基板外縁部には、上記ポリエステル樹脂を用いて、液晶注入口を残して連続した樹脂堰を形成した。次に、該基板状に粒径約１．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０１５；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約２００個／ｍｍ2の散布密度で散布した。
【０１４６】
対向基板として同じくラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯ電極付きガラス基板を該電極面が対向するように重ね合わせ、上記ポリエステル樹脂の軟化温度である１５０℃で加熱しながら０．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で５分間加圧を行い、加圧状態のまま室温まで冷却することによりセルを形成した。
【０１４７】
こうして得られたセルに、液晶材料としてスメクチック液晶ＣＳ−１０１６（チッソ社製、ＴN-I＝７２．５℃）を８０℃に加熱後、真空注入し、さらに紫外線硬化型樹脂フォトレックＡ−７０４−６０（積水ファインケミカル社製）により注入口の封止を行い、セル外上下に偏光板を配置し、図１０に示す構成の強誘電性液晶光変調素子とした。
【０１４８】
こうして得られた液晶光変調素子に対して外圧として１ｃｍ2に１０ｋｇの力を加えたが、外圧除去後の基板間距離の拡大及び縮小は見られず、表示ムラもみられなかった。外圧印加前後で駆動電圧の変化も見られなかった。さらに、この液晶光変調素子を−２５℃で２４時間放置したが気泡の発生は見られなかった。
【０１４９】
＜実施例１４＞
ラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板上（１０ｃｍ×１０ｃｍ）に熱可塑性ポリエステル樹脂ＰＥＳ−３６０Ｓ３０（スリーボンド社製）をスクリーン印刷法を用いて、直径約４０μｍの円柱状でピッチ３００μｍで形成した。さらに基板外縁部には液晶注入口を残して連続した該ポリエステル樹脂による堰を同時に形成した。また該基板状に粒径約１０μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２１０；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約１００個／ｍｍ2の散布密度で散布した。
【０１５０】
対向基板として同じくラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板を重ね合わせ、該ポリエステル樹脂の軟化温度である１５０℃で加熱しながら０．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で５分間加圧を行い、加圧状態のまま室温まで冷却することによりセルを形成した。
【０１５１】
該セルに液晶材料としてカイラル材Ｓ−８１１（メルク社製）を１０．０ｗｔ％添加したネマチック液晶Ｅ−４８（メルク社製、ＴN-I＝８７℃）を９０℃に加熱後、真空注入し、さらに紫外線硬化型樹脂フォトレックＡ−７０４−６０（積水ファインケミカル社製）により注入口の封止を行うことにより、図１２に示す構成のコレステリック−ネマチック相転移型液晶光変調素子とした。
【０１５２】
こうして得られた液晶光変調素子に外圧として１ｃｍ2に１０ｋｇの力を加えたが、外圧除去後の基板間距離の拡大及び縮小は見られず、ムラも見られなかった。また外圧印加前後で駆動電圧の変化も見られなかった。さらにこの液晶光変調素子を−２５℃で２４時間放置したが気泡の発生は見られなかった。
【０１５３】
＜実施例１５＞
酸化シリコンの絶縁膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板上（１０ｃｍ×１０ｃｍ）に、熱可塑性ポリエステル樹脂ＰＥＳ−３６０Ｓ３０（スリーボンド社製）をスクリーン印刷法を用いて、直径約４０μｍの円柱状でピッチ３００μｍで形成した。さらに、基板外縁部には液晶注入口を残して連続した該ポリエステル樹脂による堰を同時に形成した。また、該基板状に粒径約７．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０７５；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約１００個／ｍｍ2の散布密度で散布した。
【０１５４】
対向基板として同じく絶縁膜を形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板を重ね合わせ、上記ポリエステル樹脂の軟化温度である１５０℃で加熱しながら０．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で５分間加圧を行い、加圧状態のまま室温まで冷却することによりセルを形成した。
【０１５５】
該セルに液晶材料としてカイラル材Ｓ−８１１（メルク社製）を２４．５ｗｔ％添加したネマチック液晶Ｅ−３１ＬＶ（メルク社製、ＴN-I＝６１．５℃）を６０℃に加熱後、真空注入し、さらに紫外線硬化型樹脂フォトレックＡ−７０４−６０（積水ファインケミカル社製）により注入口の封止を行うことにより、選択反射波長が５５０ｎｍである緑色の反射色を示す、図１２に示す構成のコレステリック液晶光変調素子とした。
【０１５６】
こうして得られた液晶光変調素子に対して外圧として１ｃｍ2に１０ｋｇの力を加えたが、外圧除去後の基板間距離の拡大及び縮小は見られず、ムラも見られなかった。また、外圧印加前後で駆動電圧の変化も見られなかった。さらに、この液晶光変調素子を−２５℃で２４時間放置したが気泡の発生は見られなかった。
【０１５７】
＜比較例２＞
実施例１〜５の液晶光変調素子と比較するために基板材料、液晶材料、スペーサ材をそれぞれ同一条件とし、熱可塑性樹脂構造物を設けないようにして、素子外縁部のシールをシール剤ＸＮ−２１−Ｓ（三井東圧化学社製）を用い１８０℃、９０分でこのシールを熱硬化し、液晶を注入し封止を行って、上記各実施例に対応する各液晶光変調素子を作製した。
【０１５８】
こうして得られた液晶光変調素子に対して外圧として１ｃｍ2に１０ｋｇの力を加えたところ、いずれの素子も外圧除去後のムラが発生した。また外圧印加部で駆動電圧の変化が見られた。
【０１５９】
＜実施例１６＞
ラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板上（３０ｃｍ2）に熱可塑性ポリエステル樹脂ＰＥＳ−３６０Ｓ３０（スリーボンド社製）をスクリーン印刷法を用いて、直径約４０μｍの円柱状でピッチ３００μｍで形成した。ここで印刷時に粒径約１．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０１５；積水ファインケミカル社製）１．５ｗｔ％を予め樹脂に混入し、基板状にスペーサを含んだ樹脂構造物を形成した。さらに基板外縁部には液晶注入口を残して連続した上記ポリエステル樹脂による堰を同時に形成した。
【０１６０】
対向基板として同じくラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板を用い、電極面同士が対向するように上記基板に重ね合わせ、上記ポリエステル樹脂の軟化温度である１５０℃で加熱しながら０．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で５分間加圧を行い、加圧状態のまま室温まで冷却することによりセルを形成した。
【０１６１】
このセルに液晶材料としてスメチック液晶ＣＳ−１０１６（チッソ社製）を８０℃で加熱後、真空注入し、紫外線硬化型樹脂フォトレックＡ−７０４−６０（積水ファインケミカル社製）により注入口の封止を行い、さらに、セル外上下に偏光板を配置し、図１０に示す構成の強誘電性液晶光変調素子とした。
【０１６２】
こうして得られた液晶光変調素子に対して外圧として１ｃｍ2に１０ｋｇの力を加えたが、外圧除去後の基板間距離の拡大及び縮小は見られず、スペーサ散布時に見られたムラも解消された。また外圧印加前後で駆動電圧の変化も見られなかった。さらにこの液晶光変調素子を−２５℃で２４時間放置したが気泡の発生は見られなかった。
【０１６３】
＜実施例１７＞
ラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板上（１０ｃｍ×１０ｃｍ）に熱可塑性ポリエステル樹脂ＰＥＳ−３６０Ｓ３０（スリーボンド社製）をスクリーン印刷法を用いて、直径約４０μｍの円柱状でピッチ３００μｍで形成した。さらに、基板外縁部には上記ポリエステル樹脂を用いて連続した樹脂堰を同時に形成した。また、該基板状に粒径約６．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０６５；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約１００個／ｍｍ2の散布密度で散布した。その後、液体精密定量吐出装置（ディスペンサ）を用いて液晶材料としてカイラル材Ｓ−８１１（メルク社製）を２．３ｗｔ％添加したネマチック液晶ＭＬＣ６０６８−０００（メルク社製）を、該樹脂構造物に重ならない様にしかつ基板温度を該カイラルネマチック液晶の等方相転移温度（７０℃）を越える８０℃に加熱した状態で滴下した。
【０１６４】
続いて、対向基板として同じくラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯ電極付きガラス基板を該電極面が対向しかつツイスト角が２５０度になるように真空中で重ね合わせ、上記ポリエステル樹脂の軟化温度である１５０℃で加熱しながら０．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で５分間加圧を行い、加圧状態のまま室温まで冷却することによりセルを形成した。
【０１６５】
こうして得られたセルの上下に位相差板と偏光板をコントラスト比が最大となるように配置し、図１１に示す構成のＳＴＮ型液晶光変調素子とした。得られた液晶光変調素子に対して外圧として１ｃｍ2に１０ｋｇの力を加えたが、外圧除去後の基板間距離の拡大及び縮小は見られなず、表示ムラも見られなかった。外圧印加前後で駆動電圧の変化も見られなかった。さらにこの液晶光変調素子を−２５℃で２４時間放置したが気泡の発生は見られなかった。
【０１６６】
＜実施例１８＞
ラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板上（１０ｃｍ×１０ｃｍ）に熱可塑性ポリエステル樹脂ＰＥＳ−３８０Ｓ３０（スリーボンド社製、軟化温度１３０℃）をスクリーン印刷法を用いて、直径約４０μｍの円柱状でピッチ１５０μｍで形成した。さらに、基板外縁部には上記ポリエステル樹脂を用いて、液晶注入口を残して連続した樹脂堰を同時に形成した。また、この基板状に粒径約６．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０６５；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約２００個／ｍｍ2の散布密度で散布した。
【０１６７】
対向基板としてラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯ電極付きポリカーボネイト基板（藤森工業社製）を該電極面が対向しかつツイスト角が２５０度になるように重ね合わせ、該ポリエステル樹脂の軟化温度である１３０℃で加熱しながら０．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で５分間加圧を行い、加圧状態のまま室温まで冷却することによりセルを形成した。
【０１６８】
該セルに液晶材料としてカイラル材Ｓ−８１１（メルク社製）を２．３ｗｔ％添加したネマチック液晶ＭＬＣ６０６８−０００（メルク社製、ＴN-I＝７０℃）を８０℃に加熱後、真空注入し、さらに紫外線硬化型樹脂フォトレックＡ−７０４−６０（積水ファインケミカル社製）により注入口の封止を行い、セル外上下に位相差板と偏光板をコントラスト比が最大となるように配置し、図１１に示す構成のＳＴＮ型液晶光変調素子とした。
こうして得られた素子は両面ガラス基板の素子に比べ軽量であった。また、この液晶光変調素子に対して外圧として１ｃｍ2に１０ｋｇの力を加えたが、外圧除去後の基板間距離の拡大及び縮小は見られず、ムラも見られなかった。さらに、外圧印加前後で駆動電圧の変化も見られなかった。さらにまた、この液晶光変調素子を−２５℃で２４時間放置したが気泡の発生は見られなかった。
【０１６９】
＜実施例１９＞
ラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯ電極付きポリエーテルスルホン基板（住友ベークライト）上（１０ｃｍ×１０ｃｍ）に熱可塑性ポリエステル樹脂ＰＥＳ−３８０Ｓ３０（スリーボンド社製）をスクリーン印刷法を用いて、直径約４０μｍの円柱状でピッチ１５０μｍで形成した。さらに、上記ポリエステル樹脂を用いて、基板外縁部に連続した樹脂堰を同時に形成した。また、該基板状に粒径約６．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０６５；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約２００個／ｍｍ2の散布密度で散布した。
【０１７０】
その後、液体精密定量吐出装置（ディスペンサ）を用いて液晶材料としてカイラル材Ｓ−８１１（メルク社製）を２．３ｗｔ％添加したネマチック液晶ＭＬＣ６０６８−０００（メルク社製）を、該樹脂構造物に重ならない様にしかつ基板温度を該カイラルネマチック液晶の等方相転移温度（７０℃）を越える８０℃に加熱した状態で滴下した。
【０１７１】
続いて対向基板として同じくラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯ電極付きポリエーテルスルホン樹脂基板を該電極面が対向しかつツイスト角が２５０度になるように真空中で重ね合わせ、該ポリエステル樹脂の軟化温度である１５０℃で加熱しながら０．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で５分間加圧を行い、加圧状態のまま室温まで冷却することによりセルを形成する。得られたセルの上下に位相差板と偏光板をコントラスト比が最大となるように配置し、図１１に示す構成のＳＴＮ型液晶光変調素子とした。
【０１７２】
こうして得られた素子は両面ガラス基板の素子に比べ軽量でありかつフレキシブルであった。得られた液晶光変調素子に対して外圧として１ｃｍ2に１０ｋｇの力を加えたが、外圧除去後の基板間距離の拡大及び縮小は見られなず、表示ムラも見られなかった。外圧印加前後で駆動電圧の変化も見られなかった。さらにこの液晶光変調素子を−２５℃で２４時間放置したが気泡の発生は見られなかった。
【０１７３】
＜実施例２０＞
フォトリソグラフィー工程を経て線幅２８０μｍ線ピッチ３００μｍにパターニングされたＩＴＯ電極を有するガラス基板（１０ｃｍ×１０ｃｍ）表面に酸化シリコン絶縁膜を形成し、その上に熱可塑性ポリエステル樹脂ＰＥＳ−３６０Ｓ３０（スリーボンド社製）をスクリーン印刷法を用いて、線幅約４０μｍで線ピッチ３００μｍのストライプ状で該パターニング電極のストライプパターンに沿って作製した。さらに基板外縁部には連続した該ポリエステル樹脂による堰を同時に形成した。また該基板状に粒径約７．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０７５；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約１００個／ｍｍ2の散布密度で散布した。
【０１７４】
その後、液体精密定量吐出装置（ディスペンサ）を用いて液晶材料としてカイラル材Ｓ−８１１（メルク社製）を２４．５ｗｔ％添加したネマチック液晶液晶Ｅ−３１ＬＶ（メルク社製）を、該樹脂構造物に重ならない様にしかつ基板温度を上記カイラルネマチック液晶の等方相転移温度（６５℃）を越える７０℃に加熱した状態で滴下した。
【０１７５】
続いて対向基板として同じく絶縁膜を形成し、ＩＴＯパターニング電極付きガラス基板をストライプがクロスする様に真空中で重ね合わせ、上記ポリエステル樹脂の軟化温度である１５０℃で加熱しながら０．２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で５分間加圧を行い、加圧状態のまま室温まで冷却することにより、図１２に示す構成を持つ、選択反射波長が５５０ｎｍである緑色の反射色を示すコレステリック液晶光変調素子とした。
【０１７６】
こうして得られた液晶光変調素子に外圧として１ｃｍ2に１０ｋｇの力を加えたが、外圧除去後の基板間距離の拡大及び縮小は見られず、ムラも見られなかった。また、外圧印加前後で駆動電圧の変化も見られなかった。さらに、この液晶光変調素子を−２５℃で２４時間放置したが気泡の発生は見られなかった。
【０１７７】
＜比較例３＞
ラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板（１０ｃｍ×１０ｃｍ）上に粒径約６．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０６５；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約１００個／ｍｍ2の散布密度で散布した。この基板上に、液晶／樹脂複合膜材料として、カイラル剤Ｓ−８１１（メルク社製）を２．３ｗｔ％添加したネマチック液晶ＭＬＣ６０６８−０００（メルク社製）と、光硬化性樹脂Ｒ−１２８Ｈ（日本化薬社製）と光重合開始剤イルガキュアー１８４（チバガイギー社製）を重量比８０：１９：１の割合で混合した相溶液を液晶ディスペンサを用いて塗布した。
【０１７８】
その後、対向基板として同じくラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯ電極付きガラス基板を該電極面が対向しかつツイスト角が２５０度になるように重ね合わせ、押圧することにより基板面全面に液晶／樹脂相溶液を広げる。次に、直径約４０μｍの円形開口部が３００μｍピッチで配されかつ周縁部には液晶セルのシール壁の役目を果たす形状の開口部を有するフォトマスクを前記液晶／樹脂相溶液を挟持したセル上に配置し、紫外線強度１５ｍＷ／ｃｍ2の紫外線をフォトマスクを介して前記セルに６０秒間照射し、液晶／樹脂複合膜とした。
【０１７９】
顕微鏡観察により、フォトマスクの開口部に対応した樹脂構造物がセル内に形成されていることが確認された。しかしながら、外圧として一方の基板を他方の基板に対して平行な方向に押すことにより上下基板は簡単に剥離されてしまった。
【０１８０】
＜比較例４＞
ラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板（１０ｃｍ×１０ｃｍ）上に粒径約６．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０６５；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約１００個／ｍｍ2の散布密度で散布した。続いて、散布スペーサと同様のスペーサを混入したストラクトボンドＸＮ−２１−Ｓ（三井東圧化学社製）を前記基板周縁部に液晶セルのシール壁となるようにスクリーン印刷法により形成した。なお、シール壁には液晶注入用の開口部を設けておいた。
【０１８１】
その後、対向基板として同じくラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯ電極付きガラス基板を該電極面が対向しかつツイスト角が２５０度になるように重ね合わせ、押圧しながら１５０℃の雰囲気で９０分間放置し、さらに、室温に冷却することによりシール剤を硬化し、空セルを得た。
【０１８２】
得られた空セルに液晶／樹脂複合膜材料として、カイラル剤Ｓ−８１１（メルク社製）を２．３ｗｔ％添加したネマチック液晶ＭＬＣ６０６８−０００（メルク社製）と、光硬化性樹脂Ｒ−１２８Ｈ（日本化薬社製）と光重合開始剤イルガキュアー１８４（チバガイギー社製）を重量比８０：１９：１の割合で混合した相溶液を真空注入法により開口部から上下基板間に注入した。
【０１８３】
次に、直径約４０μｍの円形開口部が３００μｍピッチで配されかつ周縁部には液晶セルのシール壁の役目を果たす形状の開口部を有するフォトマスクを前記液晶／樹脂相溶液を挟持したセル上に配置し、紫外線強度１５ｍＷ／ｃｍ2の紫外線をフォトマスクを介して前記セルに６０秒間照射し液晶／樹脂複合膜とし、液晶光変調素子を得た。
【０１８４】
顕微鏡観察により、フォトマスクの開口部に対応した樹脂構造物がセル内に形成されていることが確認された。また、外圧として一方の基板を他方の基板に対して平行な方向に押したが上下基板が簡単に剥離されることはなかった。次に、この液晶光変調素子を７０℃の雰囲気で９６時間放置した後、偏光顕微鏡観察を行ったところ、樹脂構造物と基板との間に液晶相が確認され、樹脂構造物が基板から剥離し樹脂構造物と基板との間に液晶材料が侵入していることが判明した。
【０１８５】
＜比較例５＞
ラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯパターニング電極付きガラス基板（１０ｃｍ×１０ｃｍ）上に粒径約６．５μｍのスペーサ（ミクロパールＳＰ−２０６５；積水ファインケミカル社製）を乾式散布法により基板全面にわたって均一に約１００個／ｍｍ2の散布密度で散布した。続いて、散布スペーサと同様のスペーサを混入したストラクトボンドＸＮ−２１−Ｓ（三井東圧化学社製）を前記基板周縁部に液晶セルのシール壁となるようにスクリーン印刷法により形成した。なお、シール壁には液晶注入用の開口部を設けておいた。
【０１８６】
その後、対向基板として同じくラビング処理したポリイミド配向膜を表面に形成したＩＴＯ電極付きガラス基板を該電極面が対向しかつツイスト角が２５０度になるように重ね合わせ、押圧しながら１５０℃の雰囲気で９０分間放置し、さらに、室温に冷却することによりシール剤を硬化し、空セルを得た。
【０１８７】
得られた空セルに液晶／樹脂複合膜材料として、カイラル剤Ｓ−８１１（メルク社製）を２．３ｗｔ％添加したネマチック液晶ＭＬＣ６０６８−０００（メルク社製）と、光硬化性樹脂ＴＣ−１１０Ｓ（日本化薬社製）と光重合開始剤イルガキュアー１８４（チバガイギー社製）を重量比８０：１９：１の割合で混合した相溶液を真空注入法により開口部から上下基板間に注入した。
【０１８８】
次に、直径約４０μｍの円形開口部が３００μｍピッチで配されかつ周縁部には液晶セルのシール壁の役目を果たす形状の開口部を有するフォトマスクを前記液晶／樹脂相溶液を挟持したセル上に配置し、紫外線強度１５ｍＷ／ｃｍ2の紫外線をフォトマスクを介して前記セルに６０秒間照射し液晶／樹脂複合膜とし、液晶光変調素子を得た。
【０１８９】
顕微鏡観察により、フォトマスクの開口部に対応した樹脂構造物がセル内に形成されていることが確認された。次に、この液晶光変調素子の相転移温度を測定したところ、約６２℃まで低下していた。そこで、基板を剥離して液晶を抽出し、ＦＴ−ＩＲ分析を行うと、光硬化性樹脂ＴＣ−１１０Ｓモノマーにのみ含まれる成分のピークが検出された。また、多くの輝点が観察され、表示がざらついて見えた。
【０１９０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の液晶光変調素子によれば、液晶光変調素子の光変調領域内に基板間のギャップを制御する複数の粒状スペーサ材と、所定の規則に基づいて配置される熱可塑性高分子材料を主成分とし上下基板を接着支持する樹脂構造物とが形成されており、簡素な構成であるにもかかわらず、熱可塑性高分子材料から成る樹脂構造物により基板間のギャップが均一に保たれ、押圧に対しても強い素子が得られる。また、所定の規則に基づいて配置することにより従来の散布型スペーサを用いた素子に見られたスペーサの凝集や密度ムラに起因する表示ムラが解消された。また熱可塑性高分子材料は適当な弾力を有するため該素子が低温に晒された場合でも気泡発生が抑えられる。熱可塑性高分子材料を用いることにより生産性も向上する。
【０１９１】
また、本発明の液晶光変調素子の製造方法によれば、少なくとも一方の基板上に熱可塑性高分子材料を主成分とするペースト状の樹脂材料を配置し加熱によりこれを固化させることで樹脂構造物を所望の液晶層の厚みより厚く形成し、樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度以上に加熱しながら加圧し、樹脂構造物を構成する樹脂材料の軟化温度以下に冷却する方法で液晶光変調素子を作製することにより、両基板に樹脂構造物が接着性を有して支持することができる。これにより、液晶光変調素子を極めて効率よく作製することができる。また、作製された液晶光変調素子は、光変調領域内において、基板間ギャップを均一に保つことができ、また、外部からの押圧や急激な温度変化により基板間ギャップが変化するのを抑制することができ、表示ムラの少ない液晶光変調素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態である液晶光変調素子の概略構成を示す断面図である。
【図２】  図１の液晶光変調素子の要部の断面図である。
【図３】  絶縁膜を設けた例を示す図である。
【図４】  液晶光変調素子の樹脂構造物の配置状態を示す図である。
【図５】  樹脂構造物とスペーサとの関係を示す図である。
【図６】  スペーサを樹脂構造物に含めた例を示す図である。
【図７】  スペーサが樹脂構造物内外に存在する例を示す図である。
【図８】  シールを設けた例を示す図である。
【図９】  ストライプ状の樹脂構造物を示す図である。
【図１０】  図１の基本構成を有する液晶光変調素子の応用例を示す図である。
【図１１】  液晶光変調素子の他の応用例を示す図である。
【図１２】  液晶光変調素子のさらに他の応用例を示す図である。
【図１３】  液晶光変調素子のその他の応用例を示す図である。
【図１４】  液晶光変調素子の製造方法を示す図である。
【図１５】  印刷法による樹脂構造物形成を説明する図である。
【図１６】  ディスペンサ法による樹脂構造物形成を説明する図である。
【図１７】  転写法による樹脂構造物形成を示す図である。
【図１８】  基板貼り合わせの一実施形態を示す図である。
【図１９】  基板貼り合わせの他の実施形態を示す図である。
【図２０】  基板貼り合わせのさらに他の実施形態を示す図である。
【図２１】  液晶光変調素子の他の製造方法を示す図である。
【図２２】  液晶滴下法の一例を示す図である。
【図２３】  液晶滴下法の他の例を示す図である。
【図２４】  液晶滴下法のさらに他の例を示す図である。
【図２５】  基板の重ね合わせ方法を説明する図である。
【図２６】  基板の他の重ね合わせ方法を説明する図である。
【図２７】  液晶の注入の様子を示す図である。
【図２８】  メタルマスクの一例を示す図である。
【図２９】  シールの形成を説明するための図である。
【図３０】  シールを多重にした例を示す図である。
【図３１】  セルギャップの測定結果を示す図である。
【図３２】  本発明の他の実施形態である液晶表示シートの断面図である。
【図３３】  液晶表示シートに電圧を印加するための構成の模式図である。
【図３４】  液晶表示シートに電圧を印加するための他の構成の模式図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 基板
２ａ、２ｂ 帯状電極
３ 樹脂構造物
４ スペーサ
５ 液晶材料
６ 絶縁膜
７ シール
８ 平坦化膜
９ 画素
１０ 液晶光変調層
１１ 光変領域
１２ 光変調領域外
１３ 開口部（液晶注入口）
１４ 封止部
１５ 配向膜
３０ 樹脂材料
２００ 液晶表示シート
５００ スキージ
５０１ スクリーン版またはメタルマスク
５１０ 吐出口
５２０ 転写ローラ
６００ エアーシリンダ
６０１ａ、６０１ｂ 板部材
６１０、６２０ 加圧ローラ
７００ ノズル
７１０ ロールコータ
７２０ バーコータ
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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