JP2000029035A - 液晶素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも一方が透明な一対の基板間に液晶
を封入した液晶素子であって、従来素子に比べて基板の
硬軟に影響されることなく、また、長期にわたり液晶層
の厚みを一定に保つことができ、これにより所望のコン
トラスト及び反射率が安定的に得られる液晶素子及びそ
の簡単な製造方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも一方が透明な、対向配置され
た第１及び第２の基板１ａ及び１ｂと、基板１ａ、１ｂ
間に設けられた複数の柱状構造体２と、基板１ａ、１ｂ
間における柱状構造体２間の空間に封入された液晶３と
を備えており、柱状構造体２は、ＳＰ値が１０〜１５の
ホトレジスト材料から得られるホトレジストで形成され
ている液晶素子及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一方が
透明な一対の基板間に柱状構造体と液晶とを配置した液
晶素子及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一対の基板間に液晶を封入した液晶素子
において、所定の駆動電圧で、所定のコントラスト、所
定の反射率等を得るためには基板間隙すなわち液晶の厚
みを一定に保つことが重要である。基板間隙を一定に保
つために、両基板間にプラスチック、ガラス等の材料か
らなる多数の粒状等のスペーサを挟持させることが行わ
れている。スペーサは基板を組み立てる前に予め一方の
基板に散布する、液晶材料中に予め混入させておく等の
方法で使用される。

【０００３】しかし、多数のスペーサを目的とする面積
範囲に均一に散布等することは技術的に困難である。ま
た、一対の基板の少なくとも一方が柔軟性のあるフィル
ム又はシート状のものである場合、基板間にスペーサを
挟持しただけでは基板表面に加えられた圧力により液晶
層の厚みが部分的に変化して表示が変化し易い。また、
スペーサによる方法では長期にわたり液晶層を所定の形
状に保つことが困難である。そこで、基板間隙の液晶領
域間に所定厚さの例えば樹脂からなる壁状構造体を形成
することが提案されている。

【０００４】例えば、特開昭６２−２０３１２３号公報
によると、一対の電極付きフレキシブル基板間に液晶を
封入した液晶素子において、該基板間に厚さ均一のマト
リクス状に連続するポリマーからなる堰を固着し、該堰
により互いに分離された複数のセル内に液晶を互いに独
立して封入した液晶素子が開示されている。そして、こ
れにより基板周縁部からの液晶の漏れだしを防止するた
めに基板周縁部間をシールすることが不要になり、大面
積又は長尺に形成した液晶素子を切断して任意のサイズ
や形状の液晶素子を得ることができるとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭６２−２０３１２３号公報による液晶素子において
も、堰（壁状構造体）の材料である高分子物質の種類に
よっては液晶中に該高分子物質が溶けだして、液晶の特
性を損なったり、壁状構造体の形状が経時的に変化した
りする。壁状構造体の形状が崩れると、基板間隔が変化
するようになる。これらの場合、十分なコントラスト及
び反射率が得られなくなる。液晶を作動させるのに必要
な駆動電圧が全液晶領域にわたり均一にならず、そのた
め全液晶領域を同じように作動させるために駆動電圧を
高くしなければならなくなるという難点もある。

【０００６】そこで本発明は、少なくとも一方が透明な
一対の基板間に液晶を封入した液晶素子であって、従来
素子に比べて基板の硬軟に影響されることなく、また、
長期にわたり液晶層の厚みを一定に保つことができ、こ
れにより所望のコントラスト及び反射率が安定的に得ら
れる液晶素子及びその簡単な製造方法を提供することを
課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明者は研究を重ね、以下の、及びの知見を
得た。 基板の少なくとも一方が柔軟な材料からなるもので
ある場合に基板間隔を所定の間隔に保つためには、基板
対間に複数の柱状構造体を形成しておき、該柱状構造体
間の空間に液晶を満たせばよい。 この柱状構造体の材料として例えばホトレジストを
採用し、一方の基板上にホトレジスト材料を所定の厚さ
に塗布し、該塗膜を所定のフォトマスクを介して露光、
現像してホトレジストからなる柱状構造体とすることに
より、スペーサを用いなくても所望の高さの柱状構造体
を得ることができる。また、フォトマスクを介して露光
する方法により、極めて精度の良い柱状構造体を得るこ
とができる。 高分子物質と溶剤等の液体との相互作用を示す主要
なパラメータとして溶解度パラメータＳＰがあり、柱状
構造体の材料としてＳＰ値が１０〜１５の材料から得ら
れる高分子物質を用いれば、液晶中への該高分子物質の
溶け出しが無視できる程度に少なくなり、柱状構造体の
形状を一定に保つことができる。そして、その結果液晶
相の厚みを一定に保つことができる。

【０００８】前記知見に基づき本発明は、少なくとも一
方が透明な、対向配置された第１及び第２の基板と、該
基板間に設けられた複数の柱状構造体と、前記基板間に
おける前記柱状構造体間の空間に封入された液晶とを備
えており、前記柱状構造体は、ＳＰ値が１０〜１５の材
料から得られる高分子物質で形成されていることを特徴
とする液晶素子を提供する。

【０００９】前記本発明の液晶素子によると、基板対間
に高分子物質からなる複数の柱状構造体が予め形成さ
れ、該柱状構造体間の領域に液晶が保持されているた
め、基板の少なくとも一方が柔軟な材料からなるもので
ある場合にも、基板対間隔を所定の間隔に保つことがで
きる。また、基板対間隔の維持にあたりスペーサを必要
としない。また、液晶は一般的に溶解度パラメータＳＰ
の値が８以下であるが、本発明の液晶素子において柱状
構造体を構成している高分子物質は溶解度パラメータＳ
Ｐの値が１０〜１５の範囲にある材料から得られるもの
であるため、液晶に対して溶解せず又は殆ど溶解せず、
長期にわたり該柱状構造体の所定の形状が保持される。
これにより、基板対の間隔すなわち基板対間の液晶層の
厚みを一定に保つことができ、所望のコントラスト及び
所望の反射率を保つことができる。

【００１０】なお、材料のＳＰ値は、測定対象である材
料と予めＳＰ値の分かっている溶剤とを混ぜ、相溶する
か否かで測定することができる。前記高分子物質を得る
ための材料のＳＰ値が１０より小さくなってくると、液
晶のＳＰ値と近くなって柱状構造体を構成する高分子物
質が液晶中に溶け出し易くなる。また、このＳＰ値が１
５より大きくなってくると、高分子物質の吸湿性が増大
し、柱状構造体が水分を吸収して液晶性能が低下し易く
なる。

【００１１】また、前記高分子物質の種類は特に限定さ
れないが、ホトレジストを採用することにより、簡単に
所望の基板間隔を得ることができる。また、前記知見に
基づき本発明は、第１の基板の片方の面に、ＳＰ値が１
０〜１５のホトレジスト材料を所定の厚さで塗布するホ
トレジスト材料塗布工程と、前記ホトレジスト材料の塗
膜から所定の露光パターンで露光処理を施す露光工程
と、前記露光工程後、前記塗膜を現像処理して前記露光
パターンに対応した複数の柱状構造体を得る現像工程
と、前記柱状構造体の上から、第２の基板を被せて前記
第１基板上方に重ね設ける基板重ね合わせ工程と、前記
柱状構造体間に液晶を配置する液晶配置工程とを含むこ
とを特徴とする液晶素子の製造方法を提供する。

【００１２】前記本発明の液晶素子の製造方法による
と、柱状構造体の材料としてホトレジストを採用し、一
方の基板上にホトレジスト材料を所定厚さで予め塗布し
ておき、該塗膜を露光、現像して柱状構造体を得るが、
さらに、柱状構造体を形成した基板を新たな基板で挟み
込むことにより所定厚さの液晶層を形成できる。また、
所望の柱状構造体が得られるような複数の開口を有する
フォトマスクを介してホトレジスト材料塗膜を露光、現
像して柱状構造体を得るため、マスク形状に応じた極め
て精度の良い柱状構造体を得ることができる。

【００１３】なお、本発明において、「ホトレジスト材
料」とは、露光及び現像によりホトレジストを得るため
の原材料を指し、「ホトレジスト」とは、ホトレジスト
材料を露光及び現像して得られる材料を指す。ネガタイ
プの場合、ホトレジスト材料は低分子のモノマー又は
（及び）オリゴマーであり、露光した部分が重合するこ
とにより高分子物質となり、未露光部分は現像により除
去される。ポジタイプの場合、ホトレジスト材料は高分
子物質であり、露光した部分はアルカリ性現像液への溶
解性が増大し、現像することで該露光部分が除去され
て、未露光部分が高分子物質として残る。

【００１４】本発明の液晶素子及びその製造方法におい
て、柱状構造体は断面形状が円形、四角形等の多角形、
壁板状等のいずれであってもよい。いずれにしても、基
板間に連続した液晶領域が形成されるようにする。前記
柱状構造体の高さは、個々の柱状構造体の径、柱状構造
体の分布密度等にもよるが、前記両基板間に所定厚さで
液晶を封入するために、そしてあまり高くなりすぎて外
部からの荷重でたやすく座屈してしまうことがないよう
に、それには限定されないが、概ね３μｍ〜２０μｍ程
度、より好ましくは５μｍ〜１５μｍ程度にすることが
できる。

【００１５】透明基板側から見たときの観察面の光変調
領域における柱状構造物（柱状構造体）の占める面積の
割合が０．５％（開口率９９．５％）以上であれば、液
晶素子として最低限必要な強度を得ることができる。光
変調領域における柱状構造物の占める面積の割合が増加
するにしたがって光変調部の面積は小さくなるが、その
割合が４０％（開口率６０％）以下であれば液晶素子と
して実用上充分な特性が得られる。上記を考慮して、柱
状構造物（柱状構造体）の幅方向の大きさは２μｍ〜２
５０μｍ程度、柱間隔は３μｍ〜１０００μｍ程度とす
ることができる。

【００１６】また、前記両基板の周縁部間の液晶漏れを
防止するために、前記柱状構造体の一部を該両基板の周
縁部間に延在させた封止壁とすることができる。或い
は、例えば樹脂等の封止剤で別途に形成された封止壁を
設けてもよい。封止壁は基板対を接着する接着剤として
の役割も有する。この場合、封止剤として、補助的に粒
状等の多数のスペーサを含む封止剤を採用しても構わな
い。

【００１７】また、本発明の液晶素子において、第１及
び第２基板のそれぞれは駆動電圧を印加するための電極
を備えたものとすることができる。この場合例えば該両
基板を該電極が互いに向き合うように対向配置すること
ができる。また、本発明の液晶素子の製造方法において
も、第１及び第２基板としてそれぞれ電極を備えたもの
を採用することができる。この場合、例えば前記ホトレ
ジスト材料を第１基板の電極形成面上に塗布するととも
に、第２基板をその電極形成面を柱状構造体に向けてこ
れに被せることにより、該両基板を該電極が向き合うよ
うに対向配置させることができる。なお、第１及び第２
基板の少なくとも一方に電極を設けない場合も、例えば
外部電極を用いて該両基板間の液晶に駆動電圧を印加す
ることにより、表示を行うことは可能である。

【００１８】また、第１及び第２の基板として電極付き
基板を採用する場合であれ、そうでない場合であれ、前
記柱状構造体と前記第１又は（及び）第２の基板との間
に電気絶縁性膜を形成してもよい。第１、第２基板とし
て電極付き基板を採用するときは、電気絶縁性膜を設け
ると両基板間の電気的短絡防止に役立つ。電気絶縁性膜
は例えば少なくとも一方の基板の電極形成面上に形成し
ておくことができる。

【００１９】また、前記柱状構造体と前記第１又は（及
び）第２の基板との間に配向膜を形成してもよい。配向
膜を設けると、液晶を所定の一定方向に配向させること
ができる。配向膜は電気絶縁性膜を兼ねていてもよい。
また、それは柱状構造体と基板とを接着する接着剤を兼
ねていてもよい。配向膜は第１基板の柱状構造体を形成
すべき面上又は（及び）第２基板の柱状構造体に向けて
被せられる面上に形成しておけばよい。また、第１基板
上に柱状構造体を形成し、その上に配向膜を設けたもの
を用意し、一方、第２基板の片方の面に同様の配向膜を
形成したものを用意し、両者の配向膜を高温にて貼り合
わせることもでき、これにより該配向膜を接着剤を兼ね
るものとすることができる。

【００２０】また、本発明方法において、前記露光工程
における露光処理は、それには限定されないが、例え
ば、前記柱状構造体を形成できるように露光用開口を形
成したフォトマスクで前記ホトレジスト材料塗膜を覆
い、該マスクの上から該塗膜に所定の光を照射すること
で行える。露光及び現像処理については、露光後のホト
レジスト材料塗膜を現像液に接触させて、該ホトレジス
ト材料がポジタイプかネガタイプかに応じて、露光され
た部分又は露光されなかった部分を溶解等させて除去す
ることで行える。

【００２１】また、本発明方法において、前記露光工程
前に、前記ホトレジスト材料塗膜に所定温度及び時間で
プレベーキング処理を施してもよい。プレベーキング処
理を行うことにより、ホトレジスト材料中の有機溶剤を
除去することができる。また、前記露光工程後、前記現
像工程前に、前記塗膜に所定温度及び時間で露光後ベー
キング処理を施してもよい。このように、露光後にホト
レジスト材料塗膜にベーキング処理を施すことにより、
露光によるパターン形成を完結することができる。

【００２２】さらに、必要に応じて、前記現像工程後で
あって前記基板重ね合わせ工程及び液晶配置工程前に、
該現像工程により得られる柱状構造体に対しポスト露光
処理及びポストベーキング処理を施してもよい。ポスト
露光処理は、柱状構造体が形成された第１基板の全体に
対して行えばよい。ポスト露光処理を行うことにより、
ホトレジスト中の感光剤や反応促進剤等の添加物の液晶
中への流出を抑制することができ、該添加物による液晶
性能の低下をその分抑制することができる。また、ポス
ト露光処理及びポストベーキング処理を行うことによ
り、第１基板と柱状構造体との密着性を向上させること
ができる。

【００２３】なお、本発明方法においては、柱状構造体
が形成された第１基板上に第２基板を重ね設けた後に両
基板間に液晶を封入してもよいが、第１基板上に形成さ
れた柱状構造体間の領域に液晶を満たした後、その上に
第２基板を重ね設けて、第１及び第２基板で柱状構造体
及び液晶を挟み込むこともできる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の１実施形態である液晶素
子は、少なくとも一方が透明な、第１及び第２の電極付
き基板を有する。該基板は、該電極が互いに向き合うよ
うに対向配置されている。また、該基板間には複数の柱
状構造体が形成されている。該複数の柱状構造体はＳＰ
値が１０〜１５の材料から得られる高分子物質からなる
ものである。前記基板間における前記柱状構造体間の空
間には液晶が封入されている。

【００２５】前記本発明の実施形態の液晶素子は、例え
ば次のようにして作製できる。前記高分子物質としてホ
トレジストを採用し、まず、第１の電極付き基板の電極
形成面に、ＳＰ値が１０〜１５のホトレジスト材料を所
定の厚さで塗布する。ホトレジスト材料の塗布は、スピ
ンコーティング法等の公知の方法で行える。ホトレジス
ト材料は、概ね３μｍ〜２０μｍ程度、より好ましくは
５μｍ〜１５μｍ程度の厚膜となるように均一に塗布す
る。

【００２６】本発明における「基板」は、可撓性のある
又は可撓性に乏しい板状部材、柔軟性のあるフィルム等
を含む概念のものであり、例えば、１対の基板のうち一
方が複合膜を保持し得るだけの硬度を有する板状のもの
であり、他方が該複合膜を保護するための、例えばフィ
ルム状のものであることも考えられる。第１及び第２基
板の双方がフィルム状等の柔軟な材料からなるものであ
っても勿論構わない。

【００２７】第１及び第２の電極付き基板のうち少なく
とも液晶素子観察側の電極付き基板を透明基板上に透明
電極を形成したものとすればよい。透明基板の材料とし
ては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカー
ボネイト、ポリエーテルスルホン等の樹脂やガラス等を
採用できる。透明電極としてはＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）、ＳｎＯ₂ 、ＩｎＯ₃ 等の材料からなる電極、薄い
金属膜からなる電極等を用いることができる。

【００２８】次いで、所望の柱状構造体を形成できるよ
うなフォトマスクで前記ホトレジスト材料の塗膜を覆
い、該マスクの外側から該塗膜に該ホトレジスト材料に
応じた所定の光を照射する。なお、露光前又は（及び）
露光後現像前に、前記ホトレジスト材料塗膜に対してベ
ーキング処理を行ってもよい。露光前のベーキング（プ
レベーキング）処理は、具体的にはホトレジスト材料を
塗布した基板をホットプレート上に載置することで行え
る。このときの加熱温度は例えば１００℃以上にするこ
とができる。露光後のベーキング（露光後ベーキング）
処理も同様に、露光後のレジスト付き基板を例えば１０
０℃以上のホットプレート上に載置することで行える。

【００２９】次いで、露光後の塗膜を現像液に浸ける等
して接触させ、該ホトレジスト材料がポジタイプかネガ
タイプかに応じて、露光部分又は未露光部分を溶解等し
て除去する。さらに、現像後の塗膜を純水等で洗浄し、
乾燥させる。これにより、マスク形状に応じた柱状構造
体が得られる。この後、必要に応じて、ポスト露光及び
ポストベーキング処理を行ってもよい。ポスト露光処理
とは、柱状構造にパターニングされたレジスト付き基板
の全体を露光する処理をいう。ポスト露光を行うことに
より、基板とレジストの密着性を高めることができる。
また、ポストベーキング処理は、具体的にはポスト露光
後のレジスト付き基板をホットプレート上に載置するこ
とで行える。このときの加熱温度は例えば１００℃以上
にすることができる。ポストベーキングにより基板とレ
ジストの密着性が向上する。

【００３０】次いで、第２の電極付き基板を、その電極
形成面を柱状構造体の方に向けてこれに重ね、第１の電
極付き基板と第２の電極付き基板とで柱状構造体を挟み
込む。次いで、液晶注入口を残し、樹脂等の封止剤を用
いて第１及び第２基板周縁部間を封止する。なお、柱状
構造体形成と同時に、同じホトレジスト材料を用いて第
１基板の周縁部に封止壁を形成しておくこともできる。

【００３１】このようにして得られた空セルの注入口か
ら液晶を真空注入することにより、液晶素子が得られ
る。液晶の種類は特に限定されず、ネマティック液晶、
スメクティック液晶、コレステリック相を示す液晶（コ
レステリック液晶、ネマティック液晶に所定のヘリカル
ピッチが得られるようにカイラル材料を添加したカイラ
ルネマティック液晶等）等のいずれも用いることができ
る。

【００３２】このようにして得られる本発明の１実施形
態の液晶素子の１例の断面を図１に示す。この液晶素子
は、第１電極付き基板１ａ及び第２の電極付き基板１ｂ
を有し、両基板は電極が対向するように配置されてい
る。また、基板１ａ及び１ｂの間にはＳＰ値１０〜１５
のホトレジスト材料から得られるホトレジストからなる
複数の柱状構造体２が形成されており、基板１ａ、１ｂ
間の柱状構造体２間の空間には液晶３が満たされてい
る。また、基板１ａ、１ｂ間の周縁部には高分子体から
なる封止壁４が形成されている。

【００３３】この液晶素子によると、基板対１ａ、１ｂ
間に複数の柱状構造体２が予め形成され、柱状構造体２
間の領域に液晶３が保持されているため、基板対１ａ、
１ｂの少なくとも一方が柔軟な材料からなるものである
場合にも、基板対間隔を所定の間隔に保つことができ
る。また、柱状構造体２を構成するホトレジストを得る
ためのホトレジスト材料は溶解度パラメータＳＰの値が
１０〜１５の範囲にあるため、これから得られるホトレ
ジスト柱状構造体は、通常ＳＰ値が８以下である液晶３
に対して溶解せず又は殆ど溶解せず、長期にわたり柱状
構造体２の所定の形状が保持される。これにより、基板
対１ａ、１ｂの間隔すなわち基板対間の液晶層の厚みを
一定に保つことができ、所望のコントラスト及び反射率
を保つことができる。なお、基板対間隔の維持にあたり
スペーサは特に必要ないが、柱状構造体を形成するとと
もにスペーサを併用しても構わない。この場合、例えば
第２基板１ｂ上に予めスペーサを散布しておき、柱状構
造体を形成した第１基板１ａと重ね合わせることにより
セルを作製することができる。

【００３４】また、柱状構造体２の材料としてホトレジ
ストを採用し、一方の基板１ａ上にホトレジスト材料を
所定厚さで予め塗布しておき、該塗膜を露光、現像して
柱状構造体２を得る。さらに、柱状構造体２を形成した
基板１ａに新たな基板１ｂを重ね合わせて所定厚さの液
晶層を形成できる。また、所望の柱状構造体が得られる
ような複数の開口を有するフォトマスクを介してホトレ
ジスト材料塗膜を露光、現像して柱状構造体２を得るた
め、マスク形状に応じた極めて精度の良い柱状構造体２
を得ることができる。

【００３５】柱状構造物（柱状構造体）を構成する樹脂
として、液晶との接触角が小さいものを用いることによ
り、駆動電圧やコントラストなどのデバイス特性をより
良好なものとすることができる。液晶の種類にもよる
が、例えば液晶との接触角が２０°以下、より好ましく
は１７°以下となるような柱状構造物を用いることがで
きる。

【００３６】また、本発明の他の実施形態の液晶素子を
図２に示す。この液晶素子は、図１に示す液晶素子にお
いて、第１基板１ａと柱状構造体２との間及び第２基板
１ｂと柱状構造体２との間に、それぞれこれら基板の面
積範囲にわたる電気絶縁性膜５が設けられたものであ
る。その他の構成は、図１の液晶素子と同様であり、同
じ部品には同じ参照符号を付している。この液晶素子に
よると、基板１ａ、１ｂの対向する面にそれぞれ設けら
れた電極間の電気的短絡が防止される。

【００３７】この液晶素子を作製するにあたっては、電
極付き基板１ａ、１ｂの電極形成面上に予めＳｉＯ₂ 等
の電気絶縁性膜をスピンコート法、蒸着法等により形成
しておく。この電極及び電気絶縁性膜付き基板１ａ、１
ｂを用いて、図１の液晶素子の場合と同様にして液晶素
子を作製する。また、本発明のさらに他の実施形態の液
晶素子を図３に示す。この液晶素子は、図１に示す液晶
素子において、第１基板１ａと柱状構造体２との間及び
第２基板１ｂと柱状構造体２との間に、それぞれこれら
基板の面積範囲にわたる配向膜６が設けられたものであ
る。その他の構成は、図１の液晶素子と同様であり、同
じ部品には同じ参照符号を付している。この液晶素子に
よると、配向膜６の存在により、初期状態において液晶
分子はその長軸方向が基板に垂直、平行又は一定角度傾
いた方向に揃った配向状態となる。

【００３８】この液晶素子を作製するにあたっては、電
極付き基板１ａ、１ｂの電極形成面上に予めポリイミド
配向膜、ポリアミック酸タイプ配向膜などの配向膜をス
ピンコーティング法等の方法により形成しておく。この
電極及び配向膜付き基板１ａ、１ｂを用いて、図１の液
晶素子の場合と同様にして液晶素子を作製する。また、
図４に示すように、第１基板１ａと柱状構造体２との間
及び第２基板１ｂと柱状構造体２との間に、それぞれこ
れら基板の面積範囲にわたる電気絶縁性膜５及び配向膜
６がこの順に設けられた液晶素子も、本発明のさらに他
の実施形態として挙げることができる。この液晶素子に
よると、基板１ａ、１ｂの対向する面にそれぞれ設けら
れた電極間の電気的短絡が防止されるとともに、初期状
態において液晶分子が所定の配向状態となる。この液晶
素子は、第１及び第２基板１ａ、１ｂの各電極形成面上
に予め電気絶縁性膜５及び配向膜６を形成しておき、そ
の他は図１の液晶素子の場合と同様にして作製できる。

【００３９】また、図５に示すように、第１基板１ａと
柱状構造体２との間に基板の面積範囲にわたる電気絶縁
性膜５及び配向膜６がこの順に形成された液晶素子も、
本発明のさらに他の実施形態として挙げることができ
る。この液晶素子によると、図３の液晶素子と同様に、
基板１ａ、１ｂの対向する面にそれぞれ設けられた電極
間の電気的短絡が防止されるとともに、初期状態におい
て液晶分子が所定の配向状態となる。この液晶素子は、
第１基板１ａの電極形成面上に予め電気絶縁性膜５及び
配向膜６を形成しておき、その他は図１の液晶素子の場
合と同様にして作製できる。

【００４０】また、図６に示すように、第２基板１ｂと
柱状構造体２との間に基板の面積範囲にわたる電気絶縁
性膜５及び配向膜６がこの順に形成された液晶素子も、
本発明のさらに他の実施形態として挙げることができ
る。この液晶素子によると、図３の液晶素子と同様に、
基板１ａ、１ｂの対向する面にそれぞれ設けられた電極
間の電気的短絡が防止されるとともに、初期状態におい
て液晶分子が所定の配向状態となる。この液晶素子は、
第２基板１ｂの電極形成面上に予め電気絶縁性膜５及び
配向膜６を形成しておき、その他は図１の液晶素子の場
合と同様にして作製できる。

【００４１】なお、図３、図４及び図６の液晶素子を作
製するにあたり、第２基板１ｂ上に配向膜をスピンコー
ティング法等の方法で形成しておくのに加えて、第１基
板１ａ上に形成した柱状構造体２の上面に配向膜の材料
をスプレー塗布し、高温（例えば２００℃）で焼き締め
ることで配向膜を形成することもできる。この後、両基
板１ａ及び１ｂの配向膜を高温（例えば２００℃）の温
度下で貼り合わせることにより、両基板１ａ、１ｂ間の
接着力を向上させることができる。

【００４２】以上説明した液晶素子を電圧印加により駆
動するにあたっては、高低２種類の電圧を印加して液晶
分子の配列を切り換える。例えばコレステリック相を示
す液晶を用いる場合、高低２種類のパルス電圧を印加し
液晶分子の配列をプレーナ配列とフォーカルコニック配
列との間で切替える。この状態は電圧印加停止後も安定
に保持される。

【００４３】コレステリック相を示す液晶は、ヘリカル
軸が基板に対して垂直に並んだプレーナ配列状態でヘリ
カルピッチと該液晶の平均屈折率の積に対応する波長の
光を選択的に反射する。従って、選択反射波長が例えば
赤色域、青色域、緑色域にある液晶を用いれば、プレー
ナ配列状態で各波長の光を選択的に反射してそれぞれ
赤、青、緑に着色して見える。また、各色の液晶層を積
層することによりマルチカラー表示も可能である。ま
た、選択反射波長を例えば赤外域に設定することにより
透明に見える。カイラルネマティック液晶では、カイラ
ル剤の添加量を調整してヘリカルピッチを調整すること
により、選択反射波長を調整できる。

【００４４】また、コレステリック相を示す液晶は、ヘ
リカル軸が不規則な方向を向いたフォーカルコニック配
列状態で入射光を散乱して白濁して見える。コレステリ
ック液晶の選択反射波長が可視域にある場合のように、
そのヘリカルピッチが短いと散乱が小さくなって、ヘリ
カル軸が基板に対してほぼ平行に並ぶようになり、透明
に近い状態が得られる。

【００４５】従って、プレーナ配列とフォーカルコニッ
ク配列の２状態を切り換えることにより、選択反射（プ
レーナ配列）−透明（フォーカルコニック配列）、透明
（プレーナ配列）−白濁（フォーカルコニック配列）等
の表示を行うことができる。なお、ネマティック液晶を
単独で用いる方法、例えば、偏光板２枚を直交させて液
晶層を挟んで設置し、上部偏光板を通過した光を液晶分
子の光学異方性Δｎの効果により液晶分子のねじれに沿
って回転させ、下部の偏光板を通過させることによって
明るい状態とする一方、液晶層に電界を印加し液晶分子
のねじれが解けた状態においては、偏波面を回転させる
効果がないため入射光は下部の偏光板によって遮られ暗
い状態となる、いわゆるＴＮ方式にも適用可能である。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明
するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものでは
ない。以下の各例において、反射率の測定は反射型分光
測色計ＣＭ−１０００（ミノルタ社製）を用いていて分
光反射率（Ｙ値）を測定することで行った。Ｙ値が小さ
いほど透明である。また、コントラストは（高反射率状
態でのＹ値／低反射率状態でのＹ値）で与えられる。 実施例１ 良く洗浄された第１のＩＴＯ電極付きガラス基板を２０
０℃で３０分間脱水ベーキングし、メラミン系樹脂から
なるホトレジスト材料（ＳＰ値１０、ネガ型、ＪＳＲ社
製）を５μｍ、１２μｍ、１８μｍの厚膜となるように
それぞれスピンコーティングした。次いで、該塗膜を１
００℃で５分間プレベーキングし、複数の柱状構造体が
得られるような複数の開口を有するフォトマスクを該塗
膜上に設け、該フォトマスクを介して該ホトレジスト材
料塗膜を紫外線照射装置を用いて露光した。次いで、１
００℃で３分間露光後ベーキングを行い、現像を行っ
た。次いで、純水で洗浄後、乾燥させた。さらに、ポス
ト露光と１００℃で５分間のポストベーキングを行い、
柱状構造体を得た。

【００４７】なお、ホトレジスト材料のＳＰ値は、予め
ＳＰ値の分かっている有機溶剤と混合し、相溶する（透
明状態を維持する）か相溶しない（白濁する）かを目視
にて判断し、該ホトレジスト材料が相溶した有機溶剤の
ＳＰ値と同じであるとした。以下の各実施例においても
同様である。膜厚計で柱状構造体の高さを測定したとこ
ろ、それぞれ５μｍ、１２μｍ、１８μｍの膜厚であっ
た。以上の工程により得られる柱状構造体の高さは基板
上に塗布したホトレジスト材料の厚みと同じであること
が確認された。

【００４８】次いで、第１基板上の柱状構造体の上に、
第２のＩＴＯ電極付きガラス基板を電極形成面を該柱状
構造体の方に向けて被せ、スペーサ入りの封止剤フォト
レック（積水ファインケミカル社製）を用いて基板周縁
部間を封止及び接着し、空セルを得た。次いで、空セル
にＳＰ値７の、エステル系ネマティック液晶（屈折率異
方性Δｎ＝０．１７０、誘電率異方性Δε＝３０、等方
相への相転移温度Ｔ_{N- I} ＝１００℃）にカイラル材料
（Ｓ−８１１、メルク社製）を添加したカイラルネマテ
ィック液晶を注入した。５μｍの柱状構造体を有する空
セルには青色領域に選択反射波長を有するようにカイラ
ル材料の添加量を調整した液晶を注入し、１２μｍの柱
状構造体を有する空セルには緑色領域に選択反射波長を
有するようにカイラル材料の添加量を調整した液晶を注
入し、１８μｍの柱状構造体を有する空セルには赤色領
域に選択反射波長を有するようにカイラル材料の添加量
を調整した液晶を注入し、液晶素子を得た。

【００４９】これらの液晶素子に比較的高いパルス電圧
を印加すると、パルス電圧除去後、液晶がプレーナ状態
となってそれぞれ青、緑及び赤に表示された。また、こ
れらの液晶素子に比較的低いパルス電圧を印加すると、
パルス電圧除去後、いずれも透明状態となった。各液晶
素子に電圧印加してデバイス性能を測定したところ、以
下に示すように良好な性能が得られた。すなわち、青で
は駆動電圧は３０Ｖ（フォーカルコニック配列）／５０
Ｖ（プレーナ配列）、コントラストは５．４、プレーナ
配列での反射率は２３％であった。緑では駆動電圧は３
０Ｖ（フォーカルコニック配列）／６０Ｖ（プレーナ配
列）、コントラストは１４．６、プレーナ配列での反射
率は２２％であった。赤では駆動電圧は５５Ｖ（フォー
カルコニック配列）／１００Ｖ（プレーナ配列）、コン
トラストは４、プレーナ配列での反射率は２７％であっ
た。

【００５０】また、前記と同様の工程で、但しフォトマ
スクを介さず全面的に露光して得たレジスト膜の上に、
前記青、緑及び赤の各液晶を滴下し、接触角計（協和界
面科学社製、ＣＡ−Ｘ）を用いて柱状構造体と各液晶と
の接触角を測定した。接触角は青で６°、緑で１３°、
赤で１２°であった。 実施例２ 前記実施例１において、前記ホトレジスト材料（ＳＰ値
１０）に代えて、メラミン系樹脂からなるホトレジスト
材料（ＳＰ値１５、ネガ型、ＪＳＲ社製）を用いた他
は、前記実施例１と同様にして青、緑及び赤色表示を行
える各液晶素子を得た。

【００５１】各液晶素子に電圧印加してデバイス性能を
測定したところ、以下に示すように良好な性能が得られ
た。すなわち、青では駆動電圧は３０Ｖ（フォーカルコ
ニック配列）／５５Ｖ（プレーナ配列）、コントラスト
は５．２、プレーナ配列での反射率は２４％であった。
緑では駆動電圧は３０Ｖ（フォーカルコニック配列）／
６０Ｖ（プレーナ配列）、コントラストは１５．３、プ
レーナ配列での反射率は２３％であった。赤では駆動電
圧は５０Ｖ（フォーカルコニック配列）／９５Ｖ（プレ
ーナ配列）、コントラストは４．５、プレーナ配列での
反射率は２８％であった。

【００５２】また、前記と同様の工程で、但しフォトマ
スクを介さず全面的に露光して得たレジスト膜の上に、
前記青、緑及び赤の各液晶を滴下し、接触角計（協和界
面科学社製、ＣＡ−Ｘ）を用いて柱状構造体と各液晶と
の接触角を測定した。接触角は青で５°、緑で１５°、
赤で１１°であった。 実施例３ 前記実施例１において、前記ホトレジスト材料（ＳＰ値
１０）に代えて、メラミン系樹脂からなるホトレジスト
材料（ＳＰ値１２、ネガ型、ＪＳＲ社製）を用いた他
は、前記実施例１と同様にして青、緑及び赤色表示を行
える各液晶素子を得た。

【００５３】各液晶素子に電圧印加してデバイス性能を
測定したところ、以下に示すように良好な性能が得られ
た。すなわち、青では駆動電圧は２９Ｖ（フォーカルコ
ニック配列）／５２Ｖ（プレーナ配列）、コントラスト
は５．４、プレーナ配列での反射率は２４％であった。
緑では駆動電圧は３０Ｖ（フォーカルコニック配列）／
６０Ｖ（プレーナ配列）、コントラストは１４．９、プ
レーナ配列での反射率は２３％であった。赤では駆動電
圧は５０Ｖ（フォーカルコニック配列）／１００Ｖ（プ
レーナ配列）、コントラストは４．２、プレーナ配列で
の反射率は２８％であった。

【００５４】また、前記と同様の工程で、但しフォトマ
スクを介さず全面的に露光して得たレジスト膜の上に、
前記青、緑及び赤の各液晶を滴下し、接触角計（協和界
面科学社製、ＣＡ−Ｘ）を用いて柱状構造体と各液晶と
の接触角を測定した。接触角は青で５°、緑で１４°、
赤で１３°であった。 実施例４ 前記実施例１において、前記ホトレジスト材料（ＳＰ値
１０）に代えて、メラミン系樹脂からなるホトレジスト
材料（ＳＰ値１４、ネガ型、ＪＳＲ社製）を用いた他
は、前記実施例１と同様にして青、緑及び赤色表示を行
える各液晶素子を得た。

【００５５】各液晶素子に電圧印加してデバイス性能を
測定したところ、以下に示すように良好な性能が得られ
た。すなわち、青では駆動電圧は３０Ｖ（フォーカルコ
ニック配列）／５３Ｖ（プレーナ配列）、コントラスト
は５．３、プレーナ配列での反射率は２３％であった。
緑では駆動電圧は３０Ｖ（フォーカルコニック配列）／
５９Ｖ（プレーナ配列）、コントラストは１５．１、プ
レーナ配列での反射率は２３％であった。赤では駆動電
圧は５０Ｖ（フォーカルコニック配列）／９８Ｖ（プレ
ーナ配列）、コントラストは４．３、プレーナ配列での
反射率は２８％であった。

【００５６】また、前記と同様の工程で、但しフォトマ
スクを介さず全面的に露光して得たレジスト膜の上に、
前記青、緑及び赤の各液晶を滴下し、接触角計（協和界
面科学社製、ＣＡ−Ｘ）を用いて柱状構造体と各液晶と
の接触角を測定した。接触角は青で５°、緑で１３°、
赤で１２°であった。 実施例５ 良く洗浄された第１のＩＴＯ電極付きガラス基板を乾燥
炉内で８０℃で１５分間加熱した後、ポリイミド配向膜
をスピンコーティングし、ホットプレートにて８０℃で
５分間加熱し、乾燥炉内で１８０℃で２時間加熱した。
この配向膜付き第１基板を２００℃で３０分間脱水ベー
キングし、メラミン系樹脂からなるホトレジスト材料
（ＳＰ値１０、ネガ型、ＪＳＲ社製）をスピンコーティ
ングした。次いで、該塗膜を１００℃で５分間プレベー
キングし、複数の柱状構造体が得られるような複数の開
口を有するフォトマスクを該塗膜上に設け、該フォトマ
スクを介して該ホトレジスト材料塗膜を紫外線照射装置
を用いて露光した。次いで、１００℃で３分間露光後ベ
ーキングし、現像を行った。次いで、純水で洗浄後、乾
燥させた。さらに、ポスト露光と１００℃で５分間のポ
ストベーキングを行い、柱状構造体を得た。膜厚計で柱
状構造体の高さを測定したところ７μｍであった。

【００５７】次いで、第１基板上の柱状構造体の上に、
同様にしてＩＴＯ電極形成面にポリイミド配向膜を形成
した第２のガラス基板を配向膜形成面を該柱状構造体の
方に向けて被せ、スペーサ入りの封止剤フォトレック
（積水ファインケミカル社製）を用いて基板周縁部間を
封止及び接着し、空セルを得た。次いで、この空セルに
ＳＰ値７の緑色領域に選択反射波長を有する、エステル
系ネマティック液晶にカイラル材料を添加したカイラル
ネマティック液晶を注入して液晶素子を得た。

【００５８】この液晶素子に電圧印加してデバイス性能
を測定したところ、駆動電圧は６０Ｖ（フォーカルコニ
ック配列）／９０Ｖ（プレーナ配列）、コントラストは
８．１、プレーナ配列での反射率は２７％と、良好なデ
バイス特性が得られた。また、前記と同様の工程で、但
しフォトマスクを介さず全面的に露光して得たレジスト
膜の上に、前記液晶を滴下し、接触角計（協和界面科学
社製、ＣＡ−Ｘ）を用いて柱状構造体と液晶との接触角
を測定したところ、１４°であった。 実施例６ 良く洗浄された第１のＩＴＯ電極付きガラス基板を２０
０℃で３０分間脱水ベーキングし、メラミン系樹脂から
なるホトレジスト材料（ＳＰ値１０、ネガ型、ＪＳＲ社
製）をスピンコーティングした。次いで、該塗膜を１０
０℃で５分間プレベーキングし、複数の柱状構造体が得
られるような複数の開口を有するフォトマスクを該塗膜
上に設け、該フォトマスクを介して該ホトレジスト材料
塗膜を紫外線照射装置を用いて露光した。次いで、１０
０℃で３分間露光後ベーキングし、現像を行った。次い
で、純水で洗浄後、乾燥させた。さらに、ポスト露光と
１００℃で５分間のポストベーキングを行い、柱状構造
体を得た。この柱状構造体の高さを測定したところ７μ
ｍであった。

【００５９】次いで、第１基板上の柱状構造体の上に、
ポリアミック酸タイプの配向膜を設けた。この配向膜
は、柱状構造体上に配向膜材料をスプレー塗布し、２０
０℃で焼き締めることで形成した。また、第２のＩＴＯ
電極付きガラス基板の該電極形成面上にも同じ配向膜を
設け、該配向膜を第１電極上の配向膜と合わせるように
してこれに被せ、温度２００℃にて両配向膜を貼り合わ
せた。また、スペーサ入りの封止剤フォトレック（積水
ファインケミカル社製）を用いて基板周縁部間を封止及
び接着し、空セルを得た。

【００６０】この空セルにＳＰ値７の緑色に選択反射波
長を有する、エステル系ネマティック液晶にカイラル材
料を添加したカイラルネマティック液晶を注入した。こ
の液晶素子に電圧印加してデバイス性能を測定したとこ
ろ、駆動電圧は３５Ｖ（フォーカルコニック配列）／６
５Ｖ（プレーナ配列）、コントラストは８、プレーナ配
列での反射率は２３％と、良好なデバイス特性が得られ
た。

【００６１】また、前記と同様の工程で、但しフォトマ
スクを介さず全面的に露光して得たレジスト膜の上に、
前記液晶を滴下し、接触角計（協和界面科学社製、ＣＡ
−Ｘ）を用いて柱状構造体と液晶との接触角を測定した
ところ、１６°であった。 実施例７ 前記実施例１において、ＳＰ値７のカイラルネマティッ
ク液晶に代えて、ＳＰ値７のエステル系ネマティック液
晶（屈折率異方性Δｎ＝０．１７０、誘電率異方性Δε
＝３０、等方相への相転移温度Ｔ_N-I ＝１００℃）を用
いた他は、前記実施例１と同様にして液晶素子を得た。

【００６２】この液晶素子の上下に互いに直交する偏光
板を配置しＴＮ方式の液晶素子を構成した。そして、こ
の液晶素子に電圧を印加して素子特性を測定したとこ
ろ、駆動電圧０Ｖで透過率９３％、駆動電圧２．３Ｖで
透過率１０％の良好なデバイス特定が得られた。また、
前記と同様の工程で、但しフォトマスクを介さず全面的
に露光して得たレジスト膜の上に、前記ネマティック液
晶を滴下し、接触角計（協和界面科学社製、ＣＡ−Ｘ）
を用いて柱状構造体と液晶との接触角を測定したところ
１３°であった。 実施例８ 前記実施例３において、ＳＰ値７のカイラルネマティッ
ク液晶に代えて、ＳＰ値７のエステル系ネマティック液
晶（屈折率異方性Δｎ＝０．１７０、誘電率異方性Δε
＝３０、等方相への相転移温度Ｔ_N-I ＝１００℃）を用
いた他は、前記実施例３と同様にして液晶素子を得た。

【００６３】この液晶素子の上下に互いに直交する偏光
板を配置しＴＮ方式の液晶素子を構成した。そして、こ
の液晶素子に電圧を印加して素子特性を測定したとこ
ろ、駆動電圧０Ｖで透過率９５％、駆動電圧２．３Ｖで
透過率１２％の良好なデバイス特定が得られた。また、
前記と同様の工程で、但しフォトマスクを介さず全面的
に露光して得たレジスト膜の上に、前記ネマティック液
晶を滴下し、接触角計（協和界面科学社製、ＣＡ−Ｘ）
を用いて柱状構造体と液晶との接触角を測定したところ
１６°であった。 実施例９ 良く洗浄された第１のＩＴＯ電極付きガラス基板を２０
０℃で３０分間脱水ベーキングし、アクリル系樹脂から
なるホトレジスト材料（ＳＰ値１１、ポジ型、東京応化
工業社製）を３μｍ、１０μｍ、１９μｍの厚膜となる
ようにそれぞれスピンコーティングした。次いで、該塗
膜を１１０℃で３分間プレベーキングし、複数の柱状構
造体が得られるような複数の開口を有するフォトマスク
を該塗膜上に設け、該フォトマスクを介して該ホトレジ
スト材料塗膜を紫外線照射装置を用いて露光し、常温で
現像を行った。次いで、純水で洗浄後、乾燥させた後、
３％シュウ酸アンモニウムで洗浄し、純水で洗浄し、乾
燥させた。さらに、ポスト露光と２２０℃で３分間のポ
ストベーキングを行い、柱状構造体を得た。

【００６４】膜厚計で柱状構造体の高さを測定したとこ
ろ、それぞれ３μｍ、１０μｍ、１９μｍの膜厚であっ
た。以上の工程により得られる柱状構造体の高さは基板
上に塗布したホトレジスト材料の厚みと同じであること
が確認された。次いで、第１基板上の柱状構造体の上
に、第２のＩＴＯ電極付きガラス基板を電極形成面を該
柱状構造体の方に向けて被せ、スペーサ入りの封止剤フ
ォトレック（積水ファインケミカル社製）を用いて基板
周縁部間を封止及び接着し、空セルを得た。次いで、空
セルにＳＰ値７の、エステル系ネマティック液晶にカイ
ラル材料を添加したカイラルネマティック液晶を注入し
た。３μｍの柱状構造体を有する空セルには青色領域に
選択反射波長を有するようにカイラル材料の添加量を調
整した液晶を注入し、１０μｍの柱状構造体を有する空
セルには緑色領域に選択反射波長を有するようにカイラ
ル材料の添加量を調整した液晶を注入し、１９μｍの柱
状構造体を有する空セルには赤色領域に選択反射波長を
有するようにカイラル材料の添加量を調整した液晶を注
入し、各液晶素子を得た。

【００６５】各液晶素子に電圧印加してデバイス性能を
測定したところ、以下に示すように良好な性能が得られ
た。すなわち、青では駆動電圧は４５Ｖ（フォーカルコ
ニック配列）／７０Ｖ（プレーナ配列）、コントラスト
は２．５、プレーナ配列での反射率は２７％であった。
緑では駆動電圧は４０Ｖ（フォーカルコニック配列）／
８５Ｖ（プレーナ配列）、コントラストは７．９、プレ
ーナ配列での反射率は３０％であった。赤では駆動電圧
は６０Ｖ（フォーカルコニック配列）／１１５Ｖ（プレ
ーナ配列）、コントラストは２．３、プレーナ配列での
反射率は３１％であった。

【００６６】また、前記と同様の工程で、但しフォトマ
スクを介さず全面的に露光して得たレジスト膜の上に、
前記青、緑及び赤の各液晶を滴下し、接触角計（協和界
面科学社製、ＣＡ−Ｘ）を用いて柱状構造体と各液晶と
の接触角を測定した。接触角は青で１０°、緑で１２
°、赤で１６°であった。 実施例１０ 前記実施例９において、前記ホトレジスト材料（ＳＰ値
１１）に代えて、アクリル系樹脂からなるホトレジスト
材料（ＳＰ値１４、ポジ型、東京応化工業社製）を用い
た他は、前記実施例９と同様にして青、緑及び赤色表示
を行える各液晶素子を得た。

【００６７】各液晶素子に電圧印加してデバイス性能を
測定したところ、以下に示すように良好な性能が得られ
た。すなわち、青では駆動電圧は５０Ｖ（フォーカルコ
ニック配列）／８０Ｖ（プレーナ配列）、コントラスト
は２．３、プレーナ配列での反射率は２５％であった。
緑では駆動電圧は４５Ｖ（フォーカルコニック配列）／
９０Ｖ（プレーナ配列）、コントラストは７．６、プレ
ーナ配列での反射率は２９％であった。赤では駆動電圧
は６５Ｖ（フォーカルコニック配列）／１２５Ｖ（プレ
ーナ配列）、コントラストは２．０、プレーナ配列での
反射率は２９％であった。

【００６８】また、前記と同様の工程で、但しフォトマ
スクを介さず全面的に露光して得たレジスト膜の上に、
前記青、緑及び赤の各液晶を滴下し、接触角計（協和界
面科学社製、ＣＡ−Ｘ）を用いて柱状構造体と各液晶と
の接触角を測定した。接触角は青で１１°、緑で１３
°、赤で１７°であった。 実施例１１ 前記実施例１において、前記ＩＴＯ電極付きガラス基板
に代えて、ＩＴＯ電極付きプラスチック製基板を用い、
２００℃での基板の脱水ベーキングを行わなかった他
は、前記実施例１と同様にして青、緑及び赤色表示を行
える各液晶素子を得た。

【００６９】各液晶素子に電圧印加してデバイス性能を
測定したところ、以下に示すように良好な性能が得られ
た。すなわち、青では駆動電圧は３０Ｖ（フォーカルコ
ニック配列）／５０Ｖ（プレーナ配列）、コントラスト
は５．４、プレーナ配列での反射率は２３％であった。
緑では駆動電圧は３０Ｖ（フォーカルコニック配列）／
６０Ｖ（プレーナ配列）、コントラストは１４．６、プ
レーナ配列での反射率は２２％であった。赤では駆動電
圧は５５Ｖ（フォーカルコニック配列）／１００Ｖ（プ
レーナ配列）、コントラストは４、プレーナ配列での反
射率は２７％であった。

【００７０】また、前記と同様の工程で、但しフォトマ
スクを介さず全面的に露光して得たレジスト膜の上に、
前記青、緑及び赤の各液晶を滴下し、接触角計（協和界
面科学社製、ＣＡ−Ｘ）を用いて柱状構造体と各液晶と
の接触角を測定した。接触角は青で９°、緑で１６°、
赤で１５°であった。 実施例１２ 良く洗浄された第１のＩＴＯ電極付きガラス基板を２０
０℃で３０分間脱水ベーキングし、メラミン系樹脂から
なるホトレジスト材料（ＳＰ値１０、ネガ型、ＪＳＲ社
製）を５μｍ、１２μｍ、１８μｍの厚膜となるように
それぞれスピンコーティングした。次いで、該塗膜を１
００℃で５分間プレベーキングし、複数の柱状構造体が
得られるような複数の開口を有するフォトマスクを該塗
膜上に設け、該フォトマスクを介して該ホトレジスト材
料塗膜を紫外線照射装置を用いて露光した。次いで、１
００℃で３分間露光後ベーキングを行い、現像を行っ
た。次いで、純水で洗浄後、乾燥させた。さらに、ポス
ト露光と１００℃で５分間のポストベーキングを行い、
柱状構造体を得た。

【００７１】次いで、電極形成面に直径５μｍ、１２μ
ｍ、１８μｍのスペーサを散布した第２のＩＴＯ電極付
きガラス基板を準備し、第１基板上の柱状構造体の上
に、第２のＩＴＯ電極付きガラス基板を電極形成面（ス
ペーサ散布面）を該柱状構造体の方に向けて被せた。さ
らに、スペーサ入りの封止剤ＸＮ−２１−Ｓ（三井化学
社製）を用いて基板周縁部間を封止し、基板両側から治
具を用いて加圧しながら１８０℃で２時間加熱して該封
止剤を硬化させて両基板を接着し、空セルを得た。この
とき、膜厚計を用いてセルギャップを測定したところ、
それぞれ５μｍ、１２μｍ、１８μｍであった。

【００７２】次いで、空セルにＳＰ値７の、エステル系
ネマティック液晶（屈折率異方性Δｎ＝０．１７０、誘
電率異方性Δε＝３０、等方相への相転移温度Ｔ_N-I ＝
１００℃）にカイラル材料（Ｓ−８１１、メルク社製）
を添加したカイラルネマティック液晶を注入した。５μ
ｍの柱状構造体を有する空セルには青色領域に選択反射
波長を有するようにカイラル材料の添加量を調整した液
晶を注入し、１２μｍの柱状構造体を有する空セルには
緑色領域に選択反射波長を有するようにカイラル材料の
添加量を調整した液晶を注入し、１８μｍの柱状構造体
を有する空セルには赤色領域に選択反射波長を有するよ
うにカイラル材料の添加量を調整した液晶を注入し、液
晶素子を得た。

【００７３】各液晶素子に電圧印加してデバイス性能を
測定したところ、以下に示すように良好な性能が得られ
た。すなわち、青では駆動電圧は３０Ｖ（フォーカルコ
ニック配列）／５０Ｖ（プレーナ配列）、コントラスト
は５．３、プレーナ配列での反射率は２２％であった。
緑では駆動電圧は３０Ｖ（フォーカルコニック配列）／
６０Ｖ（プレーナ配列）、コントラストは１４．５、プ
レーナ配列での反射率は２２％であった。赤では駆動電
圧は５０Ｖ（フォーカルコニック配列）／９５Ｖ（プレ
ーナ配列）、コントラストは３．９、プレーナ配列での
反射率は２６％であった。

【００７４】なお、この実施例１２は、前記実施例１に
おいて、ホトレジスト材料塗膜の膜厚と同じ直径のスペ
ーサを用いたものであるが、実施例１で形成された柱状
構造体の高さと同じセルギャップが得られた。また、こ
の液晶素子の駆動電圧、コントラスト及びプレーナ配列
での反射率は、それぞれ実施例１の液晶素子と略同じで
あった。これらのことから、柱状構造体を形成するとと
もにスペーサを併用しても、デバイス特性には影響を及
ぼさないとともに、スペーサを用いない場合と同様に所
望の厚さの液晶層が得られることが分かる。 比較例１ 良く洗浄された第１のＩＴＯ電極付きガラス基板を２０
０℃で３０分間脱水ベーキングし、アクリル系樹脂から
なるホトレジスト材料（ＳＰ値８、ネガ型、ＪＳＲ社
製）を５μｍ、１２μｍ、１８μｍの厚膜となるように
それぞれスピンコーティングした。次いで、該塗膜を９
０℃で５分間プレベーキングし、複数の柱状構造体が得
られるような複数の開口を有するフォトマスクを該塗膜
上に設け、該フォトマスクを介して該ホトレジスト材料
塗膜を紫外線照射装置を用いて露光し、現像を行った。
次いで、純水で洗浄後、乾燥させた。さらに、ポスト露
光と１３０℃で５分間のポストベーキングを行い、柱状
構造体を得た。

【００７５】膜厚計で柱状構造体の高さを測定したとこ
ろ、それぞれ５μｍ、１２μｍ、１８μｍの膜厚であっ
た。次いで、第１基板上の柱状構造体の上に、第２のＩ
ＴＯ電極付きガラス基板を電極形成面を該柱状構造体の
方に向けて被せ、スペーサ入りの封止剤フォトレック
（積水ファインケミカル社製）を用いて基板周縁部間を
封止及び接着し、空セルを得た。次いで、空セルにＳＰ
値７の、エステル系ネマティック液晶にカイラル材料を
添加したカイラルネマティック液晶を注入した。５μｍ
の柱状構造体を有する空セルには青色領域に選択反射波
長を有するようにカイラル材料の添加量を調整した液晶
を注入し、１２μｍの柱状構造体を有する空セルには緑
色領域に選択反射波長を有するようにカイラル材料の添
加量を調整した液晶を注入し、液晶素子を得た。なお、
１８μｍの柱状構造体を有する空セルは用いなかった。

【００７６】各液晶素子に電圧印加してデバイス性能を
測定したところ、青では駆動電圧は２５Ｖ（フォーカル
コニック配列）／６５Ｖ（プレーナ配列）、コントラス
トは１．３、プレーナ配列での反射率は２８％であり、
コントラストが非常に低かった。また、緑では駆動電圧
は４０Ｖ（フォーカルコニック配列）／９０Ｖ（プレー
ナ配列）、コントラストは５．９、プレーナ配列での反
射率は１８％であり、プレーナ状態での反射率が非常に
低かった。

【００７７】なお、前記と同様にして得た高さ７μｍの
柱状構造体間に、前記と同様のＳＰ値７の、エステル系
ネマティック液晶にカイラル材料を添加したカイラルネ
マティック液晶（緑色に選択反射波長を有するもの）を
満たし、２時間放置した後、該液晶をｎ−ヘキサンで洗
い流し、乾燥させた。この柱状構造体に金を蒸着したサ
ンプルを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した
ところ、外形が崩れ、高さが低下していた。

【００７８】また、前記と同様の工程で、但しフォトマ
スクを介さず全面的に露光して得たレジスト膜の上に、
前記青、緑の各液晶及び別途調製した赤の液晶を滴下
し、接触角計（協和界面科学社製、ＣＡ−Ｘ）を用いて
柱状構造体と各液晶との接触角を測定した。接触角は青
で２１°、緑で１７°、赤で２５°であった。 比較例２ 良く洗浄された第１のＩＴＯ電極付きガラス基板を２０
０℃で３０分間脱水ベーキングし、アクリル系樹脂から
なるホトレジスト材料（ＳＰ値７、ネガ型、ＪＳＲ社
製）を５μｍ、１２μｍ、１８μｍの膜厚となるように
スピンコーティングした。次いで、該塗膜を８０℃で５
分間プレベーキングし、複数の柱状構造体が得られるよ
うな複数の開口を有するフォトマスクを該塗膜上に設
け、該フォトマスクを介して該ホトレジスト材料塗膜を
紫外線照射装置を用いて露光し、現像を行った。次い
で、純水で洗浄後、乾燥させた。さらに、ポスト露光と
１１０℃で５分間のポストベーキングを行い、柱状構造
体を得た。

【００７９】膜厚計で柱状構造体の高さを測定したとこ
ろ、それぞれ５μｍ、１２μｍ、１８μｍの膜厚であっ
た。次いで、第１基板上の柱状構造体の上に、第２のＩ
ＴＯ電極付きガラス基板を電極形成面を該柱状構造体の
方に向けて被せ、スペーサ入りの封止剤フォトレック
（積水ファインケミカル社製）を用いて基板周縁部間を
封止及び接着し、空セルを得た。次いで、空セルにＳＰ
値７の、エステル系ネマティック液晶にカイラル材料を
添加したカイラルネマティック液晶を注入した。５μｍ
の柱状構造体を有する空セルには青色領域に選択反射波
長を有するようにカイラル材料の添加量を調整した液晶
を注入し、１２μｍの柱状構造体を有する空セルには緑
色領域に選択反射波長を有するようにカイラル材料の添
加量を調整した液晶を注入し、液晶素子を得た。なお、
１８μｍの柱状構造体を有する空セルは用いなかった。

【００８０】各液晶素子に電圧印加してデバイス性能を
測定したところ、青では駆動電圧は２８Ｖ（フォーカル
コニック配列）／６７Ｖ（プレーナ配列）、コントラス
トは１．１、プレーナ配列での反射率は２７％であり、
コントラストが非常に低かった。また、緑では駆動電圧
は３８Ｖ（フォーカルコニック配列）／８８Ｖ（プレー
ナ配列）、コントラストは５．７、プレーナ配列での反
射率は１７％であり、プレーナ状態での反射率が非常に
低かった。

【００８１】なお、前記と同様にして得た高さ１２μｍ
の柱状構造体間に、前記と同様のＳＰ値７の、エステル
系ネマティック液晶にカイラル材料を添加したカイラル
ネマティック液晶（緑色に選択反射波長を有するもの）
を満たし、２時間放置した後、該液晶をｎ−ヘキサンで
洗い流し、乾燥させた。この柱状構造体に金を蒸着した
サンプルを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察し
たところ、溶解が進み外形が著しく崩れ、高さが低下し
ていた。

【００８２】また、前記と同様の工程で、但しフォトマ
スクを介さず全面的に露光して得たレジスト膜の上に、
前記青、緑の各液晶及び別途調製した赤の液晶を滴下
し、接触角計（協和界面科学社製、ＣＡ−Ｘ）を用いて
柱状構造体と各液晶との接触角を測定した。接触角は青
で２３°、緑で１９°、赤で２８°であった。 比較例３ 良く洗浄された第一のＩＴＯ電極付きガラス基板を２０
０℃で３０分間脱水ベーキングし、環化ポリイソプレン
系ホトレジスト（ＳＰ値７、ネガ型、東京応化製ＯＭＲ
−８３）を７μｍの膜厚となるようにスピンコーティグ
し、フォトマスクを用いて露光し、現像をへて柱状構造
を得た。この７μｍの柱状構造体間に、前記と同様のＳ
Ｐ値７の、エステル系ネマチック液晶にカイラル材料を
添加したカイラルネマチック液晶（緑に選択波長を有す
るもの）を満たし、２時間放置した後、該液晶をｎ−ヘ
キサンで洗い流し、乾燥させた。この柱状構造体に金を
蒸着したサンプルを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い
て観察したところ、外形が崩れ、高さが低下していた。

【００８３】また、前記と同様の工程で、但しフォトマ
スクを介さず全面的に露光して得たレジスト膜の上に、
前記青、緑の各液晶及び別途調整した赤の液晶を滴下
し、接触角計（協和海面科学社製、ＣＡ−Ｘ）を用いて
柱状構造体と各液晶との接触角を測定した。接触角は青
で２５°、緑で１９°、赤で２７°であった。以上の結
果、ホトレジスト材料のＳＰ値が１０〜１５の範囲にあ
る本発明実施例１〜１２により得られた液晶素子は、Ｓ
Ｐ値が８以下の範囲にある液晶と組み合わせ使用した場
合に、いずれも良好なコントラスト及び反射率を示した
ことが分かる。これに対して、ホトレジスト材料のＳＰ
値が７又は８である比較例１及び２により得られた各液
晶素子は、ＳＰ値７の液晶と組み合わせ使用した場合
に、十分なコントラスト及び反射率が得られなかったこ
とが分かる。

【００８４】なお、最終的に得られる柱状構造体の高さ
は基板上に塗布したホトレジスト材料膜の厚みと同様で
あったことから、ホトレジスト材料を用いた本発明方法
により、スペーサを用いなくても、所望の高さの柱状構
造体を簡単に形成できることも分かる。なお、ホトレジ
ストからなる柱状構造体を形成するとともにスペーサを
併用しても、同様の良好なデバイス特性を有する液晶素
子が得られることも分かる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、少
なくとも一方が透明な一対の基板間に液晶を封入した液
晶素子であって、従来素子に比べて基板の硬軟に影響さ
れることなく、また、長期にわたり液晶層の厚みを一定
に保つことができ、これにより所望のコントラスト及び
反射率が安定的に得られる液晶素子及びその簡単な製造
方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態である液晶素子の断面を示
す図である。

【図２】本発明の他の実施形態である液晶素子の断面を
示す図である。

【図３】本発明のさらに他の実施形態でる液晶素子の断
面を示す図である。

【図４】本発明のさらに他の実施形態でる液晶素子の断
面を示す図である。

【図５】本発明のさらに他の実施形態でる液晶素子の断
面を示す図である。

【図６】本発明のさらに他の実施形態でる液晶素子の断
面を示す図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ 電極付き基板 ２ 柱状構造体 ３ 液晶 ４ 封止壁 ５ 電気絶縁性膜 ６ 配向膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 秀昭 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H089 LA09 MA04X NA14 PA01 QA14 RA04 SA17

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方が透明な、対向配置され
   た第１及び第２の基板と、 該基板間に設けらた複数の柱状構造体と、 前記基板間における前記柱状構造体間の空間に封入され
   た液晶とを備えており、 前記柱状構造体は、ＳＰ値が１０〜１５の材料から得ら
   れる高分子物質で形成されていることを特徴とする液晶
   素子。
2. 【請求項２】 前記高分子物質がホトレジストである請
   求項１記載の液晶素子。
3. 【請求項３】 前記高分子物質で形成されている前記柱
   状構造体の高さは３μｍ〜２０μｍである請求項１又は
   ２記載の液晶素子。
4. 【請求項４】 前記高分子物質で形成されている前記柱
   状構造体の高さは５μｍ〜１５μｍである請求項１又は
   ２記載の液晶素子。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２の基板のそれぞれは電
   極を有するものであり、該両基板は該電極が互いに向き
   合うように対向配置されている請求項１から４のいずれ
   かに記載の液晶素子。
6. 【請求項６】 前記第１及び第２の基板のうち少なくと
   も液晶素子観察側に配置される基板は透明ガラス板又は
   透明合成樹脂フィルムである請求項１から５のいずれか
   に記載の液晶素子。
7. 【請求項７】 前記両基板の周縁部間が封止剤で封止さ
   れている請求項１から６のいずれかに記載の液晶素子。
8. 【請求項８】 前記柱状構造体と前記第１又は（及び）
   第２の基板との間に電気絶縁性膜が形成されている請求
   項１から７のいずれかに記載の液晶素子。
9. 【請求項９】 前記柱状構造体と前記第１又は（及び）
   第２の基板との間に配向膜が形成されている請求項１か
   ら８のいずれかに記載の液晶素子。
10. 【請求項１０】 第１の基板の片方の面に、ＳＰ値が１
    ０〜１５のホトレジスト材料を所定の厚さで塗布するホ
    トレジスト材料塗布工程と、 前記ホトレジスト材料の塗膜から所定の露光パターンで
    露光処理を施す露光工程と、 前記露光工程後、前記塗膜を現像処理して前記露光パタ
    ーンに対応した複数の柱状構造体を得る現像工程と、 前記柱状構造体の上から、第２の基板を被せて前記第１
    基板上方に重ね設ける基板重ね合わせ工程と、 前記柱状構造体間に液晶を配置する液晶配置工程とを含
    むことを特徴とする液晶素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記ホトレジスト材料塗布工程では、
    前記ホトレジスト材料を厚さ３μｍ〜２０μｍで塗布す
    る請求項１０記載の液晶素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記ホトレジスト材料塗布工程では、
    前記ホトレジスト材料を厚さ５μｍ〜１５μｍで塗布す
    る請求項１０記載の液晶素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記露光工程前に、前記ホトレジスト
    材料塗膜にプレベーキング処理を施す請求項１０から１
    ２のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記露光工程後、前記現像工程前に、
    前記塗膜に露光後ベーキング処理を施す請求項１０から
    １３のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記現像工程後、前記基板重ね合わせ
    工程及び液晶配置工程前に、該現像工程により得られる
    柱状構造体に対しポスト露光処理及びポストベーキング
    処理を施す請求項１０から１４のいずれかに記載の液晶
    素子の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記第１及び第２の基板としてそれぞ
    れ電極を有するものを用い、前記ホトレジスト材料塗布
    工程においては第１基板の電極形成面上にホトレジスト
    材料を塗布するとともに、前記基板重ね合わせ工程にお
    いては第２基板をその電極形成面を柱状構造体に向けて
    その上に被せることにより、該両基板を該電極が互いに
    向き合うように対向配置させる請求項１０から１５のい
    ずれかに記載の液晶素子の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記第１及び第２の基板のうち少なく
    とも液晶素子観察側に配置される基板として透明ガラス
    板又は透明合成樹脂フィルムを用いる請求項１０から１
    ６のいずれかに記載の液晶素子の製造方法。
18. 【請求項１８】 前記両基板の周縁部間を封止剤で封止
    する工程を含む請求項１０から１７のいずれかに記載の
    液晶素子の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記柱状構造体と前記第１又は（及
    び）第２の基板との間に配向膜を形成する工程を含む請
    求項１０から１８のいずれかに記載の液晶素子。
20. 【請求項２０】 前記柱状構造体と前記第１又は（及
    び）第２の基板との間に電気絶縁性膜を形成する工程を
    含む請求項１０から１９のいずれかに記載の液晶素子の
    製造方法。