JP2004163857A - 液晶素子の製造方法及び液晶高分子フィルム - Google Patents
液晶素子の製造方法及び液晶高分子フィルム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】大面積を配向処理が簡単で、製造時間を短縮、量産化が容易な液晶素子の製法及び液晶高分子フィルムを提供する。
【解決手段】配向膜（ＰＶＣｉ膜）２を有するＰＶＣｉ基板３を作製する。該膜２にラビング処理を施し、ラビングされた該膜２の液晶配向の容易軸を、ラビング方向と垂直とする。該膜２に無偏光紫外線５を、フォトマスク４を介して５分間照射する。次に、対向基板６に、ポリイミド：ＰＩを塗布し、加熱、ラビングされたＰＩ膜７の液晶配向の容易軸が、ラビング方向と平行になるような、ＰＩ基板８を用いる。２枚の基板３，８の容易軸が垂直となるようにラビング方向を平行に組合わせ、２枚の基板３，８間にスペーサを分散させ液晶を封入しセルを作製する。紫外線５の照射部は液晶９が約８７度ねじれたＴＮ配向１１となり、紫外線５の非照射部では、ねじれ角０°のホモジニアス配向１２となる液晶セルが作製される。
【選択図】 図１
【解決手段】配向膜（ＰＶＣｉ膜）２を有するＰＶＣｉ基板３を作製する。該膜２にラビング処理を施し、ラビングされた該膜２の液晶配向の容易軸を、ラビング方向と垂直とする。該膜２に無偏光紫外線５を、フォトマスク４を介して５分間照射する。次に、対向基板６に、ポリイミド：ＰＩを塗布し、加熱、ラビングされたＰＩ膜７の液晶配向の容易軸が、ラビング方向と平行になるような、ＰＩ基板８を用いる。２枚の基板３，８の容易軸が垂直となるようにラビング方向を平行に組合わせ、２枚の基板３，８間にスペーサを分散させ液晶を封入しセルを作製する。紫外線５の照射部は液晶９が約８７度ねじれたＴＮ配向１１となり、紫外線５の非照射部では、ねじれ角０°のホモジニアス配向１２となる液晶セルが作製される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶素子の製造方法及び液晶高分子フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶分子の長軸の平均方向をダイレクタと呼び、配向処理により、配向膜上で一方向に配向した液晶ダイレクタ方向を容易軸と呼ぶ。２枚の基板間における液晶のダイレクタの分布は、基板上の表面エネルギーと、バルク中における弾性エネルギーの総和が最小となるように決定される。
【０００３】
液晶セルは、液晶の初期配向といわれる特定の分子配向状態から、電界等の外部からの作用によって異なる分子配向状態に再配向させ、初期配向との間の光学的特性の変化を利用することで表示素子や光学素子を構成している。
【０００４】
２枚の平行平板に液晶を封入した構造の液晶セルでは、ある特定の配向状態にするために、通常は基板の表面に配向処理を行う。従来の液晶素子では、配向処理として液晶を挟むガラス基板に配向膜を塗布し、全体をラビング布で一方向に擦る、いわゆるラビング法が採用されている。マイクログルーブと呼ばれるラビングにより生じた微細な溝、または配向膜と液晶分子間に作用する力の異方性によって、通常はダイレクタがラビング方向と平行になるように、すなわち液晶分子がラビング方向に平行になるように配向する。
【０００５】
ラビング配向処理の他に、ある特定の配向状態にするためには直線偏光の紫外線を光反応のポリマーに照射する光配向方法が提案されている（
【非特許文献１】参照）。光反応のポリマーの配向能力は、光照射にて誘導されたポリマーの異方性で決められる。
【０００６】
一方、液晶表示素子の広視野角化を行うことや液晶回折格子の作製には、液晶素子内において液晶のダイレクタ方向が異なる複数のドメインを構成する技術が応用されてきた。液晶のダイレクタ方向が異なる複数のドメインを有する液晶セルの作製は、容易軸の異なる領域を配向膜上に形成する配向分割処理によって実現できる。この容易軸の異なる領域を配向膜上に形成する技術に関し、ラビング法に基づくものとしては、フォトリソグラフィ技術により露出した部分の配向膜上をラビングし、次に異なる露出部を作り出し他方向へラビングする技術（
【非特許文献２】参照）がある。
【０００７】
また、
【特許文献１】では、配向膜を表面に形成した基板を用意し、前記基板の１画素領域の幅以下の突起状部材で前記配向膜を所定方向に線状に擦ることによって配向処理を行う。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０７−２２５３８３号公報
【非特許文献１】
Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ他，Ｊｐｎ．Ｊ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３１（１９９２）２１５５
【非特許文献２】
Ｋ．Ｔａｋａｔｏｒｉ，他，Ｐｒｏｃ．１２ｔｈ Ｉｎｔ．Ｄｉｓｐｌａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆ．，Ｈｉｒｏｓｈｉｍａ，１９９２，ｐ．５９１
【非特許文献３】
Ｍ．Ｒｕｅｔｓｃｈｉ，ｅｔ．ａｌ．：Ｓｃｉｅｎｃｅ，２６５（１９９４）５１２
【非特許文献４】
Ｐ．Ｓｈｅｎｎｏｎ，他，Ｎａｔｕｒｅ，３６８（１９９４）５３２
【非特許文献５】
Ｗ．Ｇｉｂｂｏｎｓ，他，Ｎａｔｕｒｅ，３５１（１９９１）４
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の方法では、フォトリソグラフィの工程の繰り返しによる作製工程の煩雑さ、多数のフォトマスクの使用、ラビング面の劣化の問題があげられる。
【００１０】
さらに微細な配向処理法として、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の探針の走査によ
る多方向ラビング（
【非特許文献３】参照）が報告されているが、大面積を配向処理するには多大な時間を要し、量産化に適するものではない。
【００１１】
その他、光配向法を用いて容易軸の異なる領域を配向膜上に形成する技術に関し、フォトマスクを使用し、偏光方向が互いに垂直な偏光を二回照射する手法が
【００１２】
【非特許文献４】等で報告されている。また、ラビング法と光配向法を組み合わ
せた配向法として
【非特許文献５】で提案されている方法は、光反応のポリマーが塗布された基板を単一方向へラビングした後、前記基板に直線偏光紫外線を照射してラビング方向に対して直角である配向方向を作るものである。
【００１３】
しかしながら、一般に、光配向法によるアンカリングエネルギーは弱いこと、配向膜材料によっては複数のフォトマスクを必要とすること、直線偏光光を照射しなければならないことによる光源の制限や、偏光素子の使用が必要なため、大面積の基板に一度に一様に照射するのが困難であるといった問題点があげられる。
【００１４】
また、これまで、液晶セル中における異なる配向状態の形成は、容易軸の異なる領域を配向膜上に形成する、配向分割処理を行うことで実現されてきた。したがって、複数の容易軸方向に領域を分割する場合、容易軸方向の数と同じ回数の配向処理を施すことが必要である。このことにより、前述した複数回のフォトリソグラフィー工程、複数枚のフォトマスク使用等の問題に加え、各処理工程における分割領域の位置合わせの煩雑さや境界領域の配向乱れが大きな問題となる。
【００１５】
本発明は、配向状態の異なる複数の領域を、一回の配向処理、すなわち一度のラビング処理のみによって形成することを特徴とする、液晶素子の作製方法に関するものである。この作製方法により、液晶素子内で異なる配向状態の領域を形成する工程が非常に簡素化される。
【００１６】
本発明は、上記状況に鑑み、大面積を配向処理するのが簡単で、製造時間を短縮し、量産化を図ることができる光配向法による液晶素子の製造方法及び液晶高分子フィルムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕液晶素子の製造方法において、基板上にエネルギー線に反応する薄膜を形成する工程と、前記エネルギー線に反応する薄膜にエネルギー線を照射して前記エネルギー線に反応する薄膜表面のエネルギー線改質を行う工程と、ラビング法により液晶の配向処理を行い、液晶素子内で異なる配向状態の領域を形成する工程とを施すことを特徴とする。
【００１８】
〔２〕上記〔１〕記載の液晶素子の製造方法において、前記エネルギー線に反応する薄膜にエネルギー線を照射する際、エネルギー線照射量が異なる複数の領域を形成することを特徴とする。
【００１９】
〔３〕上記〔２〕記載の液晶素子の製造方法において、前記エネルギー線照射量が異なる複数の領域において、照射エネルギー線強度に対応する表面エネルギーの異なる領域を形成することを特徴とする。
【００２０】
〔４〕上記〔１〕記載の液晶素子の製造方法において、前記液晶の配向処理は、ラビング処理を一回だけ行うことを特徴とする。
【００２１】
〔５〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕又は〔４〕記載の液晶素子の製造方法において、液晶材料が光重合硬化型液晶材料であることを特徴とする。
【００２２】
〔６〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕又は〔５〕記載の液晶素子の製造方法において、液晶材料として二色性色素を添加した液晶を用いることを特徴とする。
【００２３】
〔７〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕又は〔６〕記載の液晶素子の製造方法において、液晶材料として蛍光物質を添加した液晶を用いることを特徴とする。
【００２４】
〔８〕上記〔１〕〜〔７〕記載の何れか１項記載の液晶素子の製造方法において、前記エネルギー線が無偏光紫外線、可視光線、イオン線または電子線であることを特徴とする。
【００２５】
〔９〕液晶高分子フィルムにおいて、上記〔５〕記載の液晶素子の製造方法によって得られた液晶素子に紫外線もしくは可視光線を照射して、液晶セルを重合硬化させ、両基板もしくはそのいずれかを剥離して得る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施例を示す液晶素子の製造工程断面図である。
【００２８】
（１）まず、図１（ａ）に示すように、ポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）のジクロロメタン１ｗｔ％溶液を、ガラス基板１にスピンコート法で塗布し、１２０℃で１０分間加熱乾燥し、配向膜（ＰＶＣｉ膜）２を有するＰＶＣｉ基板３を作製する。その後、ラビングマシーンによりこのＰＶＣｉ膜２にラビング配向処理を施す。なお、図１（ａ）において、矢印はラビング方向を示しており、ラビングされたＰＶＣｉ膜２の液晶配向の容易軸は、ラビング方向と垂直である。
【００２９】
（２）次に、図１（ｂ）に示すように、上記ＰＶＣｉ膜２に高圧水銀ランプを光源とした無偏光紫外線（３６５ｎｍ、３０ｍＷ／ｃｍ2 ）５を、フォトマスク４を介して５分間照射する。
【００３０】
（３）次に、図１（ｃ）に示すように、対向基板６に、ポリイミド：ＰＩ（ＡＬ−１５０、日本合成ゴム製）を塗布し、１８０℃で２０分間加熱処理を施し、ラビング処理したＰＩ膜７を有するＰＩ基板８を形成する。ラビングされたＰＩ膜７の液晶配向の容易軸は、ラビング方向と平行である。２枚の基板３，８の容易軸が垂直となるようにするため、ラビング方向を平行に組合わせ、１０μｍ直径のプラスチック球状スペーサ（図示なし）を基板３，８間に分散させ、その空隙に液晶（Ｋ１５、メルクジャパン製）９を封入し液晶セルを作製する。
【００３１】
紫外線が照射された部分は液晶９が約８７°ねじれたツイストネマティック（ＴＮ）配向１１となり、紫外線が照射されなかった部分では、ねじれ角０°のホモジニアス配向１２となる液晶セルが作製される。
【００３２】
図２は本発明を適用した振幅型回折格子の作製方法の模式図である。
【００３３】
この図に示すように、１００μｍのライン／スペース幅のマスク２１を用いて〔図２（ａ）〕ＰＶＣｉに紫外線を照射してＰＶＣｉ基板２２を作製し、対向基板としてＰＩラビング基板２３を用いることにより〔図２（ｂ）〕、ＴＮ配向２４とホモジニアス配向２５が交互に繰り返される振幅型回折格子２６を作製することができる〔図２（ｃ）〕。
【００３４】
図３は本発明を適用した位相回折格子の作製方法の模式図である。
【００３５】
この図に示すように、図２と同様に１００μｍのライン／スペース幅のマスク２１を用いて〔図３（ａ）〕紫外線を照射した２枚のＰＶＣｉ基板３１，３２を用い、紫外線が照射された領域３３と未照射領域３４が重なるようにＰＶＣｉ基板３１，３２を組み合わせ、かつラビング方向が直交するように組み合わせる〔図３（ｂ）〕。
【００３６】
この液晶セルは、液晶の配向方向が９０°異なる領域が交互に繰り返されるホモジニアス配向パターン３５を示す位相回折格子３６となる〔図３（ｃ）〕。
【００３７】
図４は本発明にかかるねじれ角が連続的に変化する液晶素子の模式図であり、図４（ａ）はその断面図、図４（ｂ）はその平面図である。
【００３８】
これらの図に示すように、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける透過光強度が異なるフォトマスク４１を用い、アンカリングエネルギーの異なる領域をＰＶＣｉ基板４２に形成する。なお、４３はＰＩラビング基板（対向基板）上の液晶、４４はＰＶＣｉ基板４２上の液晶、４５は無偏光紫外線である。
【００３９】
各領域の透過光強度がＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄのとき、それぞれのアンカリングエネルギーはＷA ＞ＷB ＞ＷC ＞ＷD となり、ねじれ角もΦA ＞ΦB ＞ΦC ＞ΦD となる。また、連続的なグレーレベルを有するフォトマスクを用いることにより、ねじれ角が連続的に変化する液晶素子の作製も可能となる。
【００４０】
なお、光反応性薄膜としては、ＰＶＣｉ膜の他にも例えば以下のように実施することができる。
【００４１】
光反応高分子としてアクリル系光架橋型樹脂ＳＡＮＢＯ ＡＲ−Ｇ（三宝化学研究所製）のシクロヘキサノン１ｗｔ％溶液を、ガラス基板にスピンコート法で塗布し、１２０℃で１０分間加熱乾燥し、配向膜を作製したＡＲ−Ｇ基板を得る。この配向膜に高圧水銀ランプを光源とした無偏光紫外線（３６５ｎｍ、３０ｍＷ／ｃｍ2 ）を、フォトマスクを介して５分間照射する。ラビングマシーンによりＡＲ−Ｇ膜にラビング配向処理を施す。
【００４２】
ラビングされたＡＲ−Ｇ膜の液晶配向の容易軸は、ＵＶ照射領域はラビング方向と平行、ＵＶ未照射領域は垂直である。対向基板に、ＰＩラビング基板を用い、２枚の基板のラビング方向を垂直に組み合わせ、１０μｍ直径のプラスチック球状スペーサ（図示なし）を基板間に分散させ、その空隙に液晶Ｋ１５を封入し液晶セルを作製する。紫外線が照射された部分は液晶が約８８度ねじれたツイストネマティック（ＴＮ）配向となり、紫外線が照射されなかった部分では、ねじれ角０度のホモジニアス配向となる液晶セルが作製される。
【００４３】
また、ＡＲ−Ｇ基板とＰＩ基板のラビング方向を平行に組み合わせ、１０μｍ直径のプラスチック球状スペーサを基板間に分散させ、その空隙に液晶Ｋ１５を封入し液晶セルを作製する。紫外線が照射された部分はねじれ角０度のホモジニアス配向となり、紫外線が照射されなかった部分では液晶が約８８度ねじれたツイストネマティック（ＴＮ）配向となる液晶セルが作製される。
【００４４】
図５は本発明を適用した液晶高分子フィルムの製造方法の説明図である。
【００４５】
まず、図５（ａ）に示すように、液晶（Ｋ１５、メルクジャパン製）の代わりに、紫外線硬化型液晶（大日本インキ化学工業社製）５１を用い、図１と同様な工程で液晶セルを作製する。
【００４６】
液晶セル作製後、無偏光紫外線（３６５ｎｍ，３０Ｗ／ｃｍ2 ）５２をセル全面に照射することで、液晶分子の配向分布を保持したまま重合硬化させる。
【００４７】
硬化した液晶セルは、基板を剥離した状態でもその配向状態を保持していることから、図５（ｂ）に示すような、液晶高分子フィルム５３を得ることができる。また、この場合にプラスチック（または、高分子）からなる片側基板を残すこともできる。
【００４８】
図６は本発明にかかる液晶セルの説明図、図７は本発明にかかる配向パターニング領域の可視化（その１）の説明図である。
【００４９】
ここでは、青色を呈する二色性色素ＬＣ−１０１（日本化薬社製）７４を２ｗｔ％添加した液晶Ｋ１５（７３）を用い、図１と同様な工程で図６（ｃ）、図６（ｄ）に示す液晶セルを作製する。すなわち、図６（ａ）に示す無偏光紫外線６４を照射された部分と未照射の領域を有するＰＶＣｉ基板６１〔ここで、６２はラビング方向、６３はフォトマスク）と、ＰＩラビング基板７１を用いた液晶セル〔図６（ｃ）〕：７２はＰＩラビング基板７１のラビング方向〕、または図６（ａ）と図６（ｂ）に示す無偏光紫外線６４，６８を照射された部分と未照射の領域を有するＰＶＣｉ基板６１および６５（ここでは、６３及び６７はフォトマスク）を、そのラビング方向６２，６６を互いに直交させて基板を組み合わせた液晶セル〔図６（ｄ）〕を作製する。
【００５０】
図６（ｃ）に示した液晶セルは、図７（ａ）に示すように、自然光８２をＰＶＣｉ基板６１側から入射し、ＰＶＣｉ基板６１側には偏光板を用いないが、偏光板８１を出射側に置いた場合では、液晶セルは均一な青色を呈する。なお、８３は着色領域である。
【００５１】
一方、図７（ｂ）に示すように、入射側に偏光板８１を設置し、ラビング方向と平行または直交する方向に偏光した自然光８２を入射した場合、紫外線を照射された部分と未照射の領域が、着色領域８３および無着色領域８４として可視化される。
【００５２】
また、図７（ｃ）に示すように、両面に紫外線照射および未照射のパターニングをされたＰＶＣｉ基板６１と６５からなる図６（ｄ）に示した液晶セルを用いて、入射側に偏光板８１を設置し、ラビング方向と平行または直交する方向に偏光した自然光８２を入射した場合、紫外線を照射された部分と未照射の領域が、着色領域８３および無着色領域８４として可視化される。
【００５３】
さらに、図７（ｄ）に示すように、両面に紫外線照射および未照射のパターニングをされたＰＶＣｉ基板６１と６５からなる図６（ｄ）に示した液晶セルを用い、偏光板８１を出射側に置いた場合、偏光板８１を組み合わせた側の面の情報のみが、それぞれ独立して着色領域８３および無着色領域８４として可視化される。
【００５４】
図８は本発明にかかる配向パターニング領域の可視化（その２）の説明図である。
【００５５】
液晶Ｋ１５に紫外線照射により青色発光を示す蛍光剤ＢＢＯＴを０．５ｗｔ％添加し、これを用いて図１と同様な工程において、図６と同様な構成で蛍光液晶セルを作製する。この液晶セルは、自然光８２では透明であり、偏光板８１の１枚と組み合わせてもパターニングされた紫外線照射領域は可視化されない〔図８（ａ）〕。しかし、ラビング方向と平行または直交する方向に偏光した紫外線８７、または無偏光紫外線を照射して偏光板８１を利用して発光した液晶セルを観察すると、配向膜作製工程中の紫外線照射および未照射の領域が、青色発光領域８６および無発光領域８５として可視化される〔図８（ｂ）〕。
【００５６】
さらに、両面に紫外線照射および未照射のＰＶＣｉ基板６１，６５を用いることで、偏光光を入射した面の情報のみ、または偏光板８１を組み合わせた側の面の情報のみが、それぞれ独立して発光領域８６および無発光領域８５として可視化される〔図８（ｃ）、図８（ｄ）〕。
【００５７】
図５、図６、図７および図８において、ＰＶＣｉ基板をＡＲ−Ｇ基板に替えて液晶セルを作製することにより、同様の液晶セルを作製することができる。
【００５８】
また、上記した無偏光紫外線に代えて、可視光線などのエネルギー線を用いても同様の効果を得ることができる。
【００５９】
次に、本発明の他の実施例について説明する。
【００６０】
上記実施例では、基板上の薄膜に無偏光紫外線または可視光線などのエネルギー線を用いた場合について説明したが、アルゴンガスのプラズマ等によるイオン線や電子線を用いるようにしてもよい。以下、その詳細について説明する。
【００６１】
架橋反応性高分子材料として、カルコン側鎖を有するＡＲ−Ｇ（三宝化学研究所）を用いた。ラビングＡＲ−Ｇ膜表面において液晶はラビング方向と垂直に配向するが、紫外線（３６５ｎｍ）を照射し架橋反応させた後にラビングした表面では液晶配向容易軸はラビング方向と平行に変化することが確認されている。このＡＲ−Ｇ膜に、Ａｒプラズマ照射（圧力０．２×１０-3Ｔｏｒｒ、周波数１３・５６ＭＨｚ、電力５０Ｗ、照射時間１５分）による表面処理を行った。
【００６２】
図９は本発明の実施例を示すＡＲ−Ｇ膜におけるプラズマ照射前後の紫外線吸収スペクトルを示す図であり、横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に吸光度（相対単位）を示している。光架橋反応時と同様、３１０ｎｍ付近における吸収のピークがプラズマ照射により減少していることが分かった。さらに、プラズマ処理された表面にラビングを施した場合、液晶の配向方向はラビング方向と平行になることを確認した。
【００６３】
図１０本発明の実施例を示すＡＲ−Ｇ膜およびＰＩ膜を付けた二枚の基板を用いて作製した液晶セルの偏光顕微鏡写真（クロスニコル）を示す図である。
【００６４】
また、ラビング方向が反平行となるように組み合わせたが、プラズマ照射領域ではホモジニアス配向、未照射領域ではＴＮ配向であった。
【００６５】
以上の結果から、プラズマ照射によりＡＲ−Ｇ膜表面で架橋反応が生じ、ラビング処理による液晶の配向容易軸が面内で９０度変化することが明らかとなった。
【００６６】
上記したように、気圧が０．２×１０-3Ｔｏｒｒのアルゴンガスを１３．５６ＭＨｚの周波数で５０Ｗの電力で放電することで得られるイオン線を１５分間照射した場合、紫外線を照射した場合と同様の効果が得られた。また、電子線用フォトレジスト材料（ＯＥＢＲ 東京応化社製）を用いて、配向膜を作製し電子線を照射した場合にも、表面エネルギーの変化による液晶分子の配向変化の効果が得られた。
【００６７】
特に、イオン線や電子線を用いると、マスクパターンを使用せずに直接描画することができる。また、ナノ領域での分解能を有するパターニング等ができるという利点がある。
【００６８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏する。
【００７０】
（Ａ）本発明における液晶表示素子の製造方法によれば、光反応性高分子薄膜上に無偏光紫外線、可視光線、イオン線または電子線といったエネルギー線を照射する過程において、光照射強度が異なる複数の領域を配向膜上に形成し、この光改質の程度によって配向膜上に異なったアンカリングエネルギーを発現すること、またはエネルギー線照射後のラビング処理によって発生する容易軸が光改質の程度によって異なる方向となることを応用するものであり、配向処理は一度のラビング工程のみである。したがって、液晶素子内で異なる配向状態の領域を形成するという工程が非常に簡素化される。従来技術と比べて工程が単純化できるだけでなく、優秀な広視野角の特性及び回折能力を有する液晶光学素子が容易に製造できる。
【００７１】
（Ｂ）本発明の適用により、簡単な工程で、振幅型回折格子や位相回折格子の作製を行うことができる。
【００７２】
（Ｃ）本発明の適用により、ねじれ角が順次変化する液晶素子の作製を行うことができる。
【００７３】
（Ｄ）これまでの容易軸の異なる領域を配向膜上に形成する技術は、すべて二回以上の配向処理を施すことにより行われ、それにより問題点が生じていたが、本発明によれば、容易軸の異なる領域を、一回の配向処理、すなわち一度のラビング処理のみによって形成するようにしたので、液晶素子内で異なる配向状態の領域を形成する工程が非常に簡素化され、従来の問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す液晶素子の製造工程断面図である。
【図２】本発明を適用した振幅型回折格子の作製方法の模式図である。
【図３】本発明を適用した位相回折格子の作製方法の模式図である。
【図４】本発明にかかるねじれ角が連続的に変化する液晶素子の模式図である。
【図５】本発明を適用した液晶高分子フィルムの製造方法の説明図である。
【図６】本発明にかかる液晶セルの説明図である。
【図７】本発明にかかる配向パターニング領域の可視化（その１）の説明図である。
【図８】本発明にかかる配向パターニング領域の可視化（その２）の説明図である。
【図９】本発明の他の実施例を示すＡＲ−Ｇ膜におけるプラズマ照射前後のＵＶ吸収スペクトルを示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例を示すＡＲ−Ｇ膜およびＰＩ膜を付けた二枚の基板を用いて作製した液晶セルの偏光顕微鏡写真（クロスニコル）を示す図である。
【符号の説明】
１ ガラス基板
２ 配向膜（ＰＶＣｉ膜）
３，２２，３１，３２，４２，６１，６５ ＰＶＣｉ基板
４，４１，６３，６７ フォトマスク
５，４５，５２，６４，６８ 無偏光紫外線（３６５ｎｍ、３０ｍＷ／ｃｍ2 ）
６ 対向基板
７ ＰＩ膜
８，２３，７１ ＰＩラビング基板
９，７３ 液晶（Ｋ１５、メルクジャパン製）
１１，２４ ねじれ角約８７°のツイストネマティック（ＴＮ）配向
１２，２５，３５ ねじれ角０°のホモジニアス配向
２１ マスク
２６ 振幅型回折格子
３３ 紫外線が照射された領域
３４ 未照射領域
３６ 位相回折格子
４３ ＰＩラビング基板（対向基板）上の液晶
４４ ＰＶＣｉ基板上の液晶
５１ 紫外線硬化型液晶（大日本インキ製）
５３ 液晶高分子フィルム
６２，６６，７２ ラビング方向
７４ 青色を呈する二色性色素
８１ 偏光板
８２ 自然光
８３ 着色領域
８４ 無着色領域
８５ 無発光領域
８６ 青色発光領域
８７ 偏光した紫外線
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶素子の製造方法及び液晶高分子フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶分子の長軸の平均方向をダイレクタと呼び、配向処理により、配向膜上で一方向に配向した液晶ダイレクタ方向を容易軸と呼ぶ。２枚の基板間における液晶のダイレクタの分布は、基板上の表面エネルギーと、バルク中における弾性エネルギーの総和が最小となるように決定される。
【０００３】
液晶セルは、液晶の初期配向といわれる特定の分子配向状態から、電界等の外部からの作用によって異なる分子配向状態に再配向させ、初期配向との間の光学的特性の変化を利用することで表示素子や光学素子を構成している。
【０００４】
２枚の平行平板に液晶を封入した構造の液晶セルでは、ある特定の配向状態にするために、通常は基板の表面に配向処理を行う。従来の液晶素子では、配向処理として液晶を挟むガラス基板に配向膜を塗布し、全体をラビング布で一方向に擦る、いわゆるラビング法が採用されている。マイクログルーブと呼ばれるラビングにより生じた微細な溝、または配向膜と液晶分子間に作用する力の異方性によって、通常はダイレクタがラビング方向と平行になるように、すなわち液晶分子がラビング方向に平行になるように配向する。
【０００５】
ラビング配向処理の他に、ある特定の配向状態にするためには直線偏光の紫外線を光反応のポリマーに照射する光配向方法が提案されている（
【非特許文献１】参照）。光反応のポリマーの配向能力は、光照射にて誘導されたポリマーの異方性で決められる。
【０００６】
一方、液晶表示素子の広視野角化を行うことや液晶回折格子の作製には、液晶素子内において液晶のダイレクタ方向が異なる複数のドメインを構成する技術が応用されてきた。液晶のダイレクタ方向が異なる複数のドメインを有する液晶セルの作製は、容易軸の異なる領域を配向膜上に形成する配向分割処理によって実現できる。この容易軸の異なる領域を配向膜上に形成する技術に関し、ラビング法に基づくものとしては、フォトリソグラフィ技術により露出した部分の配向膜上をラビングし、次に異なる露出部を作り出し他方向へラビングする技術（
【非特許文献２】参照）がある。
【０００７】
また、
【特許文献１】では、配向膜を表面に形成した基板を用意し、前記基板の１画素領域の幅以下の突起状部材で前記配向膜を所定方向に線状に擦ることによって配向処理を行う。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０７−２２５３８３号公報
【非特許文献１】
Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ他，Ｊｐｎ．Ｊ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３１（１９９２）２１５５
【非特許文献２】
Ｋ．Ｔａｋａｔｏｒｉ，他，Ｐｒｏｃ．１２ｔｈ Ｉｎｔ．Ｄｉｓｐｌａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆ．，Ｈｉｒｏｓｈｉｍａ，１９９２，ｐ．５９１
【非特許文献３】
Ｍ．Ｒｕｅｔｓｃｈｉ，ｅｔ．ａｌ．：Ｓｃｉｅｎｃｅ，２６５（１９９４）５１２
【非特許文献４】
Ｐ．Ｓｈｅｎｎｏｎ，他，Ｎａｔｕｒｅ，３６８（１９９４）５３２
【非特許文献５】
Ｗ．Ｇｉｂｂｏｎｓ，他，Ｎａｔｕｒｅ，３５１（１９９１）４
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の方法では、フォトリソグラフィの工程の繰り返しによる作製工程の煩雑さ、多数のフォトマスクの使用、ラビング面の劣化の問題があげられる。
【００１０】
さらに微細な配向処理法として、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の探針の走査によ
る多方向ラビング（
【非特許文献３】参照）が報告されているが、大面積を配向処理するには多大な時間を要し、量産化に適するものではない。
【００１１】
その他、光配向法を用いて容易軸の異なる領域を配向膜上に形成する技術に関し、フォトマスクを使用し、偏光方向が互いに垂直な偏光を二回照射する手法が
【００１２】
【非特許文献４】等で報告されている。また、ラビング法と光配向法を組み合わ
せた配向法として
【非特許文献５】で提案されている方法は、光反応のポリマーが塗布された基板を単一方向へラビングした後、前記基板に直線偏光紫外線を照射してラビング方向に対して直角である配向方向を作るものである。
【００１３】
しかしながら、一般に、光配向法によるアンカリングエネルギーは弱いこと、配向膜材料によっては複数のフォトマスクを必要とすること、直線偏光光を照射しなければならないことによる光源の制限や、偏光素子の使用が必要なため、大面積の基板に一度に一様に照射するのが困難であるといった問題点があげられる。
【００１４】
また、これまで、液晶セル中における異なる配向状態の形成は、容易軸の異なる領域を配向膜上に形成する、配向分割処理を行うことで実現されてきた。したがって、複数の容易軸方向に領域を分割する場合、容易軸方向の数と同じ回数の配向処理を施すことが必要である。このことにより、前述した複数回のフォトリソグラフィー工程、複数枚のフォトマスク使用等の問題に加え、各処理工程における分割領域の位置合わせの煩雑さや境界領域の配向乱れが大きな問題となる。
【００１５】
本発明は、配向状態の異なる複数の領域を、一回の配向処理、すなわち一度のラビング処理のみによって形成することを特徴とする、液晶素子の作製方法に関するものである。この作製方法により、液晶素子内で異なる配向状態の領域を形成する工程が非常に簡素化される。
【００１６】
本発明は、上記状況に鑑み、大面積を配向処理するのが簡単で、製造時間を短縮し、量産化を図ることができる光配向法による液晶素子の製造方法及び液晶高分子フィルムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕液晶素子の製造方法において、基板上にエネルギー線に反応する薄膜を形成する工程と、前記エネルギー線に反応する薄膜にエネルギー線を照射して前記エネルギー線に反応する薄膜表面のエネルギー線改質を行う工程と、ラビング法により液晶の配向処理を行い、液晶素子内で異なる配向状態の領域を形成する工程とを施すことを特徴とする。
【００１８】
〔２〕上記〔１〕記載の液晶素子の製造方法において、前記エネルギー線に反応する薄膜にエネルギー線を照射する際、エネルギー線照射量が異なる複数の領域を形成することを特徴とする。
【００１９】
〔３〕上記〔２〕記載の液晶素子の製造方法において、前記エネルギー線照射量が異なる複数の領域において、照射エネルギー線強度に対応する表面エネルギーの異なる領域を形成することを特徴とする。
【００２０】
〔４〕上記〔１〕記載の液晶素子の製造方法において、前記液晶の配向処理は、ラビング処理を一回だけ行うことを特徴とする。
【００２１】
〔５〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕又は〔４〕記載の液晶素子の製造方法において、液晶材料が光重合硬化型液晶材料であることを特徴とする。
【００２２】
〔６〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕又は〔５〕記載の液晶素子の製造方法において、液晶材料として二色性色素を添加した液晶を用いることを特徴とする。
【００２３】
〔７〕上記〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕又は〔６〕記載の液晶素子の製造方法において、液晶材料として蛍光物質を添加した液晶を用いることを特徴とする。
【００２４】
〔８〕上記〔１〕〜〔７〕記載の何れか１項記載の液晶素子の製造方法において、前記エネルギー線が無偏光紫外線、可視光線、イオン線または電子線であることを特徴とする。
【００２５】
〔９〕液晶高分子フィルムにおいて、上記〔５〕記載の液晶素子の製造方法によって得られた液晶素子に紫外線もしくは可視光線を照射して、液晶セルを重合硬化させ、両基板もしくはそのいずれかを剥離して得る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施例を示す液晶素子の製造工程断面図である。
【００２８】
（１）まず、図１（ａ）に示すように、ポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）のジクロロメタン１ｗｔ％溶液を、ガラス基板１にスピンコート法で塗布し、１２０℃で１０分間加熱乾燥し、配向膜（ＰＶＣｉ膜）２を有するＰＶＣｉ基板３を作製する。その後、ラビングマシーンによりこのＰＶＣｉ膜２にラビング配向処理を施す。なお、図１（ａ）において、矢印はラビング方向を示しており、ラビングされたＰＶＣｉ膜２の液晶配向の容易軸は、ラビング方向と垂直である。
【００２９】
（２）次に、図１（ｂ）に示すように、上記ＰＶＣｉ膜２に高圧水銀ランプを光源とした無偏光紫外線（３６５ｎｍ、３０ｍＷ／ｃｍ2 ）５を、フォトマスク４を介して５分間照射する。
【００３０】
（３）次に、図１（ｃ）に示すように、対向基板６に、ポリイミド：ＰＩ（ＡＬ−１５０、日本合成ゴム製）を塗布し、１８０℃で２０分間加熱処理を施し、ラビング処理したＰＩ膜７を有するＰＩ基板８を形成する。ラビングされたＰＩ膜７の液晶配向の容易軸は、ラビング方向と平行である。２枚の基板３，８の容易軸が垂直となるようにするため、ラビング方向を平行に組合わせ、１０μｍ直径のプラスチック球状スペーサ（図示なし）を基板３，８間に分散させ、その空隙に液晶（Ｋ１５、メルクジャパン製）９を封入し液晶セルを作製する。
【００３１】
紫外線が照射された部分は液晶９が約８７°ねじれたツイストネマティック（ＴＮ）配向１１となり、紫外線が照射されなかった部分では、ねじれ角０°のホモジニアス配向１２となる液晶セルが作製される。
【００３２】
図２は本発明を適用した振幅型回折格子の作製方法の模式図である。
【００３３】
この図に示すように、１００μｍのライン／スペース幅のマスク２１を用いて〔図２（ａ）〕ＰＶＣｉに紫外線を照射してＰＶＣｉ基板２２を作製し、対向基板としてＰＩラビング基板２３を用いることにより〔図２（ｂ）〕、ＴＮ配向２４とホモジニアス配向２５が交互に繰り返される振幅型回折格子２６を作製することができる〔図２（ｃ）〕。
【００３４】
図３は本発明を適用した位相回折格子の作製方法の模式図である。
【００３５】
この図に示すように、図２と同様に１００μｍのライン／スペース幅のマスク２１を用いて〔図３（ａ）〕紫外線を照射した２枚のＰＶＣｉ基板３１，３２を用い、紫外線が照射された領域３３と未照射領域３４が重なるようにＰＶＣｉ基板３１，３２を組み合わせ、かつラビング方向が直交するように組み合わせる〔図３（ｂ）〕。
【００３６】
この液晶セルは、液晶の配向方向が９０°異なる領域が交互に繰り返されるホモジニアス配向パターン３５を示す位相回折格子３６となる〔図３（ｃ）〕。
【００３７】
図４は本発明にかかるねじれ角が連続的に変化する液晶素子の模式図であり、図４（ａ）はその断面図、図４（ｂ）はその平面図である。
【００３８】
これらの図に示すように、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける透過光強度が異なるフォトマスク４１を用い、アンカリングエネルギーの異なる領域をＰＶＣｉ基板４２に形成する。なお、４３はＰＩラビング基板（対向基板）上の液晶、４４はＰＶＣｉ基板４２上の液晶、４５は無偏光紫外線である。
【００３９】
各領域の透過光強度がＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄのとき、それぞれのアンカリングエネルギーはＷA ＞ＷB ＞ＷC ＞ＷD となり、ねじれ角もΦA ＞ΦB ＞ΦC ＞ΦD となる。また、連続的なグレーレベルを有するフォトマスクを用いることにより、ねじれ角が連続的に変化する液晶素子の作製も可能となる。
【００４０】
なお、光反応性薄膜としては、ＰＶＣｉ膜の他にも例えば以下のように実施することができる。
【００４１】
光反応高分子としてアクリル系光架橋型樹脂ＳＡＮＢＯ ＡＲ−Ｇ（三宝化学研究所製）のシクロヘキサノン１ｗｔ％溶液を、ガラス基板にスピンコート法で塗布し、１２０℃で１０分間加熱乾燥し、配向膜を作製したＡＲ−Ｇ基板を得る。この配向膜に高圧水銀ランプを光源とした無偏光紫外線（３６５ｎｍ、３０ｍＷ／ｃｍ2 ）を、フォトマスクを介して５分間照射する。ラビングマシーンによりＡＲ−Ｇ膜にラビング配向処理を施す。
【００４２】
ラビングされたＡＲ−Ｇ膜の液晶配向の容易軸は、ＵＶ照射領域はラビング方向と平行、ＵＶ未照射領域は垂直である。対向基板に、ＰＩラビング基板を用い、２枚の基板のラビング方向を垂直に組み合わせ、１０μｍ直径のプラスチック球状スペーサ（図示なし）を基板間に分散させ、その空隙に液晶Ｋ１５を封入し液晶セルを作製する。紫外線が照射された部分は液晶が約８８度ねじれたツイストネマティック（ＴＮ）配向となり、紫外線が照射されなかった部分では、ねじれ角０度のホモジニアス配向となる液晶セルが作製される。
【００４３】
また、ＡＲ−Ｇ基板とＰＩ基板のラビング方向を平行に組み合わせ、１０μｍ直径のプラスチック球状スペーサを基板間に分散させ、その空隙に液晶Ｋ１５を封入し液晶セルを作製する。紫外線が照射された部分はねじれ角０度のホモジニアス配向となり、紫外線が照射されなかった部分では液晶が約８８度ねじれたツイストネマティック（ＴＮ）配向となる液晶セルが作製される。
【００４４】
図５は本発明を適用した液晶高分子フィルムの製造方法の説明図である。
【００４５】
まず、図５（ａ）に示すように、液晶（Ｋ１５、メルクジャパン製）の代わりに、紫外線硬化型液晶（大日本インキ化学工業社製）５１を用い、図１と同様な工程で液晶セルを作製する。
【００４６】
液晶セル作製後、無偏光紫外線（３６５ｎｍ，３０Ｗ／ｃｍ2 ）５２をセル全面に照射することで、液晶分子の配向分布を保持したまま重合硬化させる。
【００４７】
硬化した液晶セルは、基板を剥離した状態でもその配向状態を保持していることから、図５（ｂ）に示すような、液晶高分子フィルム５３を得ることができる。また、この場合にプラスチック（または、高分子）からなる片側基板を残すこともできる。
【００４８】
図６は本発明にかかる液晶セルの説明図、図７は本発明にかかる配向パターニング領域の可視化（その１）の説明図である。
【００４９】
ここでは、青色を呈する二色性色素ＬＣ−１０１（日本化薬社製）７４を２ｗｔ％添加した液晶Ｋ１５（７３）を用い、図１と同様な工程で図６（ｃ）、図６（ｄ）に示す液晶セルを作製する。すなわち、図６（ａ）に示す無偏光紫外線６４を照射された部分と未照射の領域を有するＰＶＣｉ基板６１〔ここで、６２はラビング方向、６３はフォトマスク）と、ＰＩラビング基板７１を用いた液晶セル〔図６（ｃ）〕：７２はＰＩラビング基板７１のラビング方向〕、または図６（ａ）と図６（ｂ）に示す無偏光紫外線６４，６８を照射された部分と未照射の領域を有するＰＶＣｉ基板６１および６５（ここでは、６３及び６７はフォトマスク）を、そのラビング方向６２，６６を互いに直交させて基板を組み合わせた液晶セル〔図６（ｄ）〕を作製する。
【００５０】
図６（ｃ）に示した液晶セルは、図７（ａ）に示すように、自然光８２をＰＶＣｉ基板６１側から入射し、ＰＶＣｉ基板６１側には偏光板を用いないが、偏光板８１を出射側に置いた場合では、液晶セルは均一な青色を呈する。なお、８３は着色領域である。
【００５１】
一方、図７（ｂ）に示すように、入射側に偏光板８１を設置し、ラビング方向と平行または直交する方向に偏光した自然光８２を入射した場合、紫外線を照射された部分と未照射の領域が、着色領域８３および無着色領域８４として可視化される。
【００５２】
また、図７（ｃ）に示すように、両面に紫外線照射および未照射のパターニングをされたＰＶＣｉ基板６１と６５からなる図６（ｄ）に示した液晶セルを用いて、入射側に偏光板８１を設置し、ラビング方向と平行または直交する方向に偏光した自然光８２を入射した場合、紫外線を照射された部分と未照射の領域が、着色領域８３および無着色領域８４として可視化される。
【００５３】
さらに、図７（ｄ）に示すように、両面に紫外線照射および未照射のパターニングをされたＰＶＣｉ基板６１と６５からなる図６（ｄ）に示した液晶セルを用い、偏光板８１を出射側に置いた場合、偏光板８１を組み合わせた側の面の情報のみが、それぞれ独立して着色領域８３および無着色領域８４として可視化される。
【００５４】
図８は本発明にかかる配向パターニング領域の可視化（その２）の説明図である。
【００５５】
液晶Ｋ１５に紫外線照射により青色発光を示す蛍光剤ＢＢＯＴを０．５ｗｔ％添加し、これを用いて図１と同様な工程において、図６と同様な構成で蛍光液晶セルを作製する。この液晶セルは、自然光８２では透明であり、偏光板８１の１枚と組み合わせてもパターニングされた紫外線照射領域は可視化されない〔図８（ａ）〕。しかし、ラビング方向と平行または直交する方向に偏光した紫外線８７、または無偏光紫外線を照射して偏光板８１を利用して発光した液晶セルを観察すると、配向膜作製工程中の紫外線照射および未照射の領域が、青色発光領域８６および無発光領域８５として可視化される〔図８（ｂ）〕。
【００５６】
さらに、両面に紫外線照射および未照射のＰＶＣｉ基板６１，６５を用いることで、偏光光を入射した面の情報のみ、または偏光板８１を組み合わせた側の面の情報のみが、それぞれ独立して発光領域８６および無発光領域８５として可視化される〔図８（ｃ）、図８（ｄ）〕。
【００５７】
図５、図６、図７および図８において、ＰＶＣｉ基板をＡＲ−Ｇ基板に替えて液晶セルを作製することにより、同様の液晶セルを作製することができる。
【００５８】
また、上記した無偏光紫外線に代えて、可視光線などのエネルギー線を用いても同様の効果を得ることができる。
【００５９】
次に、本発明の他の実施例について説明する。
【００６０】
上記実施例では、基板上の薄膜に無偏光紫外線または可視光線などのエネルギー線を用いた場合について説明したが、アルゴンガスのプラズマ等によるイオン線や電子線を用いるようにしてもよい。以下、その詳細について説明する。
【００６１】
架橋反応性高分子材料として、カルコン側鎖を有するＡＲ−Ｇ（三宝化学研究所）を用いた。ラビングＡＲ−Ｇ膜表面において液晶はラビング方向と垂直に配向するが、紫外線（３６５ｎｍ）を照射し架橋反応させた後にラビングした表面では液晶配向容易軸はラビング方向と平行に変化することが確認されている。このＡＲ−Ｇ膜に、Ａｒプラズマ照射（圧力０．２×１０-3Ｔｏｒｒ、周波数１３・５６ＭＨｚ、電力５０Ｗ、照射時間１５分）による表面処理を行った。
【００６２】
図９は本発明の実施例を示すＡＲ−Ｇ膜におけるプラズマ照射前後の紫外線吸収スペクトルを示す図であり、横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に吸光度（相対単位）を示している。光架橋反応時と同様、３１０ｎｍ付近における吸収のピークがプラズマ照射により減少していることが分かった。さらに、プラズマ処理された表面にラビングを施した場合、液晶の配向方向はラビング方向と平行になることを確認した。
【００６３】
図１０本発明の実施例を示すＡＲ−Ｇ膜およびＰＩ膜を付けた二枚の基板を用いて作製した液晶セルの偏光顕微鏡写真（クロスニコル）を示す図である。
【００６４】
また、ラビング方向が反平行となるように組み合わせたが、プラズマ照射領域ではホモジニアス配向、未照射領域ではＴＮ配向であった。
【００６５】
以上の結果から、プラズマ照射によりＡＲ−Ｇ膜表面で架橋反応が生じ、ラビング処理による液晶の配向容易軸が面内で９０度変化することが明らかとなった。
【００６６】
上記したように、気圧が０．２×１０-3Ｔｏｒｒのアルゴンガスを１３．５６ＭＨｚの周波数で５０Ｗの電力で放電することで得られるイオン線を１５分間照射した場合、紫外線を照射した場合と同様の効果が得られた。また、電子線用フォトレジスト材料（ＯＥＢＲ 東京応化社製）を用いて、配向膜を作製し電子線を照射した場合にも、表面エネルギーの変化による液晶分子の配向変化の効果が得られた。
【００６７】
特に、イオン線や電子線を用いると、マスクパターンを使用せずに直接描画することができる。また、ナノ領域での分解能を有するパターニング等ができるという利点がある。
【００６８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏する。
【００７０】
（Ａ）本発明における液晶表示素子の製造方法によれば、光反応性高分子薄膜上に無偏光紫外線、可視光線、イオン線または電子線といったエネルギー線を照射する過程において、光照射強度が異なる複数の領域を配向膜上に形成し、この光改質の程度によって配向膜上に異なったアンカリングエネルギーを発現すること、またはエネルギー線照射後のラビング処理によって発生する容易軸が光改質の程度によって異なる方向となることを応用するものであり、配向処理は一度のラビング工程のみである。したがって、液晶素子内で異なる配向状態の領域を形成するという工程が非常に簡素化される。従来技術と比べて工程が単純化できるだけでなく、優秀な広視野角の特性及び回折能力を有する液晶光学素子が容易に製造できる。
【００７１】
（Ｂ）本発明の適用により、簡単な工程で、振幅型回折格子や位相回折格子の作製を行うことができる。
【００７２】
（Ｃ）本発明の適用により、ねじれ角が順次変化する液晶素子の作製を行うことができる。
【００７３】
（Ｄ）これまでの容易軸の異なる領域を配向膜上に形成する技術は、すべて二回以上の配向処理を施すことにより行われ、それにより問題点が生じていたが、本発明によれば、容易軸の異なる領域を、一回の配向処理、すなわち一度のラビング処理のみによって形成するようにしたので、液晶素子内で異なる配向状態の領域を形成する工程が非常に簡素化され、従来の問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す液晶素子の製造工程断面図である。
【図２】本発明を適用した振幅型回折格子の作製方法の模式図である。
【図３】本発明を適用した位相回折格子の作製方法の模式図である。
【図４】本発明にかかるねじれ角が連続的に変化する液晶素子の模式図である。
【図５】本発明を適用した液晶高分子フィルムの製造方法の説明図である。
【図６】本発明にかかる液晶セルの説明図である。
【図７】本発明にかかる配向パターニング領域の可視化（その１）の説明図である。
【図８】本発明にかかる配向パターニング領域の可視化（その２）の説明図である。
【図９】本発明の他の実施例を示すＡＲ−Ｇ膜におけるプラズマ照射前後のＵＶ吸収スペクトルを示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例を示すＡＲ−Ｇ膜およびＰＩ膜を付けた二枚の基板を用いて作製した液晶セルの偏光顕微鏡写真（クロスニコル）を示す図である。
【符号の説明】
１ ガラス基板
２ 配向膜（ＰＶＣｉ膜）
３，２２，３１，３２，４２，６１，６５ ＰＶＣｉ基板
４，４１，６３，６７ フォトマスク
５，４５，５２，６４，６８ 無偏光紫外線（３６５ｎｍ、３０ｍＷ／ｃｍ2 ）
６ 対向基板
７ ＰＩ膜
８，２３，７１ ＰＩラビング基板
９，７３ 液晶（Ｋ１５、メルクジャパン製）
１１，２４ ねじれ角約８７°のツイストネマティック（ＴＮ）配向
１２，２５，３５ ねじれ角０°のホモジニアス配向
２１ マスク
２６ 振幅型回折格子
３３ 紫外線が照射された領域
３４ 未照射領域
３６ 位相回折格子
４３ ＰＩラビング基板（対向基板）上の液晶
４４ ＰＶＣｉ基板上の液晶
５１ 紫外線硬化型液晶（大日本インキ製）
５３ 液晶高分子フィルム
６２，６６，７２ ラビング方向
７４ 青色を呈する二色性色素
８１ 偏光板
８２ 自然光
８３ 着色領域
８４ 無着色領域
８５ 無発光領域
８６ 青色発光領域
８７ 偏光した紫外線
Claims (9)
- （ａ）基板上にエネルギー線に反応する薄膜を形成する工程と、
（ｂ）前記エネルギー線に反応する薄膜にエネルギー線を照射して前記エネルギー線に反応する薄膜表面のエネルギー線改質を行う工程と、
（ｃ）ラビング法により液晶の配向処理を行い、液晶素子内で異なる配向状態の領域を形成する工程とを施すことを特徴とする液晶素子の製造方法。 - 請求項１記載の液晶素子の製造方法において、前記エネルギー線に反応する薄膜にエネルギー線を照射する際、エネルギー線照射量が異なる複数の領域を形成することを特徴とする液晶素子の製造方法。
- 請求項２記載の液晶素子の製造方法において、前記エネルギー線照射量が異なる複数の領域において、照射エネルギー線強度に対応する表面エネルギーの異なる領域を形成することを特徴とする液晶素子の製造方法。
- 請求項１記載の液晶素子の製造方法において、前記液晶の配向処理は、ラビング処理を一回だけ行うことを特徴とする液晶素子の製造方法。
- 請求項１、２、３又は４記載の液晶素子の製造方法において、液晶材料が光重合硬化型液晶材料であることを特徴とする液晶素子の製造方法。
- 請求項１、２、３、４又は５記載の液晶素子の製造方法において、液晶材料として二色性色素を添加した液晶を用いることを特徴とする液晶素子の製造方法。
- 請求項１、２、３、４、５又は６記載の液晶素子の製造方法において、液晶材料として蛍光物質を添加した液晶を用いることを特徴とする液晶素子の製造方法。
- 請求項１〜７記載の何れか１項記載の液晶素子の製造方法において、前記エネルギー線が無偏光紫外線、可視光線、イオン線または電子線であることを特徴とする液晶素子の製造方法。
- 請求項５記載の液晶素子の製造方法によって得られた液晶素子に紫外線もしくは可視光線を照射して、液晶セルを重合硬化させ、両基板もしくはそのいずれかを剥離して得る液晶高分子フィルム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003072030A JP2004163857A (ja) | 2002-09-25 | 2003-03-17 | 液晶素子の製造方法及び液晶高分子フィルム |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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