CN102478734A - 液晶用的取向膜制造方法、液晶元件的制造方法、液晶用的取向膜制造装置、液晶元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液晶用的取向膜制造方法、液晶元件的制造方法、液晶用的取向膜制造装置、液晶元件。本发明的课题在于提供一种能够在较宽范围内设定液晶分子的预倾角的新技术。本发明涉及一种液晶用的取向膜制造方法，所述方法用于在基板上制造液晶用的取向膜，其包括以下工序：(a)第1工序，以在第1材料液与基板之间相对地提供电位差的状态放出第1材料液，从而使第1材料液形成雾状并散布于基板上；(b)第2工序，以在第2材料液与上述基板之间相对地提供电位差的状态放出第2材料液，从而使第2材料液形成雾状并散布于基板上；和(c)第3工序，使散布于基板上的第1材料液和第2材料液固化。

Description

液晶用的取向膜制造方法、液晶元件的制造方法、液晶用的取向膜制造装置、液晶元件

技术领域

本发明涉及液晶元件中的液晶分子的取向控制技术。 

背景技术

取向控制技术为液晶元件的制造中的要素技术之一。以往，作为实现比较高的预倾角的技术，例如日本特开平6-95115号公报(专利文献1)中公开的技术是众所周知的。但是，使用专利文献1中公开的技术时，虽然可以得到预期的0°～90°的预倾角，但与使用各向异性干蚀刻等相比制造工艺复杂，因而加工费用高，并且由于需要多种材料(颗粒、树脂等)，因而材料费用高，在这些方面还存在改良的空间。另外，液晶元件用的取向膜是进行了分子设计的材料，以使得长期稳定地保持液晶分子的取向状态，在制作可靠性高的液晶元件方面显示出重要的作用，但专利文献1中在与液晶分子直接接触的部分使用了并非取向膜材料的物质(树脂等)。因此，人们担心是否能够较高地保持液晶元件的可靠性。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开平6-95115号公报 

发明内容

本发明的具体方式的目的之一在于提供一种能够在较宽范围内设定液晶分子的预倾角的新技术。 

(1)本发明的一个方式的液晶用的取向膜制造方法的特征在于，该方法用于在基板上制造液晶用的取向膜，该方法包括以下工序：(a)第1工序，以在第1材料液与上述基板之间相对地提供电位差的状态放出上述第1材料液，从而使上述第1材料液形成雾状并散布于上述基板上；(b)第2工序，以在第2材料液与上述基板之间相对地 提供电位差的状态放出上述第2材料液，从而使上述第2材料液形成雾状并散布于上述基板上；和(c)第3工序，使散布于上述基板上的上述第1材料液和上述第2材料液固化。需要说明的是，该液晶用的取向膜制造方法中，优选上述第1材料液和上述第2材料液之中的任一者含有垂直取向材料(垂直配向材)，另一者含有水平取向材料(水平配向材)。另外，该液晶用的取向膜制造方法中，还优选在将上述第1工序和上述第2工序重复2次以上后实行上述第3工序。该情况下，还优选上述第1工序中的上述第1材料液的散布量和上述第2工序中的上述第2材料液的散布量分别随着上述第1工序和上述第2工序的重复次数的增加而递减。 

(2)本发明的另一个方式的液晶用的取向膜制造方法的特征在于，该方法用于在基板上制造液晶用的取向膜，该方法包括以下工序：(a)第1工序，将上述基板配置于与第1喷射装置的喷射方向对应的位置；(b)第2工序，使用上述第1喷射装置，以在第1材料液与上述基板之间相对地提供电位差的状态放出上述第1材料液，从而使上述第1材料液形成雾状并散布于上述基板上；(c)第3工序，使上述基板移向与第2喷射装置的喷射方向对应的位置；(d)第4工序，使用上述第2喷射装置，以在第2材料液与上述基板之间相对地提供电位差的状态放出上述第2材料液，从而使上述第2材料液形成雾状并散布于上述基板上；和(e)第5工序，使散布于上述基板上的上述第1材料液和上述第2材料液固化。需要说明的是，该液晶用的取向膜制造方法中，也优选上述第1材料液和上述第2材料液之中的任一者含有垂直取向材料，另一者含有水平取向材料。另外，该液晶用的取向膜制造方法中，还优选将上述第4工序中的上述第2材料液的散布量设定为相对少于上述第2工序中的上述第1材料液的散布量。该情况下，还优选将上述第2工序中的上述第1材料液的散布量设定为雾状的上述第1材料液可遍布上述基板的几乎整个面的量。 

根据上述(1)或(2)的任一种方案，适当地设定第1材料液和第2材料液的组合，能够以高角度任意地控制液晶元件中的预倾角。特别是10°以上、85°以下的预倾角以通常的液晶用取向膜难以实现，然而例如通过使第1材料液和第2材料液之中的任一者含有垂直取向材料、使另一者含有水平取向材料，使用这样的材料液，能够实现40°～50°左右甚至更高的高预倾角。本发明的制造方法中，能够直接利用市售的垂直取向材料和水平取向材料，因此液晶元件中的取向的长期稳定性高，且液晶取向的锚定强度(ンカリング強度)高，因而具有元件的可靠性高、响应(特别是下降(立下り)) 快的优点。另外，通过交替散布第1材料液和第2材料液，或者在其他工序中依次散布第1材料液和第2材料液，散布条件的自由度变得更高，因而预倾角的控制性更优异，并且能够在更广的范围内形成均质的取向膜。 

(3)本发明的一个方式的液晶元件的制造方法的特征在于，其包括以下工序：(a)在第1基板的一个面上形成取向膜的取向膜形成工序；(b)对置配置上述第1基板和第2基板的基板配置工序；和(c)在上述第1基板与上述第2基板之间形成液晶层的液晶层形成工序，(d)取向膜形成工序使用上述(1)或(2)的任一方案的取向膜制造方法来形成取向膜。 

根据上述(3)的方案，能够在较宽范围内设定液晶元件中的液晶分子的预倾角，因而能够制造具有高预倾角的液晶元件。 

(4)本发明的一个方式的液晶用的取向膜制造装置的特征在于，其包括以下装置：(a)第1喷射装置，其使第1材料液形成雾状并进行喷雾；(b)第2喷射装置，其与上述第1喷射装置相邻配置，使第2材料液形成雾状来进行喷雾；(c)基板托，其保持基板，使该基板的一个面与上述第1喷射装置和上述第2喷射装置的各自的喷射方向对向；和(d)电压施加装置，其与上述第1喷射装置和上述第2喷射装置分别连接，在上述第1材料液和上述第2材料液的任一者与上述基板之间选择性地施加电压。 

(5)本发明的另一个方式的液晶用的取向膜制造装置的特征在于，该装置用于在基板上制造液晶用的取向膜，其包括以下装置：(a)第1喷射装置，其使第1材料液形成雾状来进行喷雾；(b)第1电压施加装置，其与上述第1喷射装置连接，在上述第1材料液与上述基板之间施加电压；(c)第2喷射装置，其以与上述第1喷射装置相分离的方式配置，使第2材料液形成雾状来进行喷雾；(d)第2电压施加装置，其与上述第2喷射装置连接，在上述第2材料液与上述基板之间施加电压；(e)基板托，其用于保持上述基板，使基板选择性地向与上述第1喷射装置和第2喷射装置的任一者对应的位置移动，并且使得该基板的一个面与上述第1喷射装置或上述第2喷射装置的喷射方向对置。 

根据上述(4)或(5)的任一方案，能够利用比较简单且低成本的构成实现可表现出高预倾角的取向膜的制造装置。 

(6)本发明的一个方式的液晶元件的特征在于，其包括：(a)对置配置的第1基板和第2基板；(b)至少设置于上述第1基板的一个面上的取向膜；和(c)设置于上述第1 基板与上述第2基板之间的液晶层，(d)上述取向膜中，两种以上的取向膜片不规则地分散于上述第1基板的一个面上，且该两种以上的取向膜片在上述第1基板的板厚方向上不规则地堆积。 

(7)本发明的一个方式的液晶元件的特征在于，其包括：(a)对置配置的第1基板和第2基板；(b)至少设置于上述第1基板的一个面上的取向膜；和(c)设置于上述第1基板与上述第2基板之间的液晶层，(d)上述取向膜中，2个以上的第1取向膜片和2个以上的第2取向膜片不规则地分散于上述第1基板的一个面上，且上述2个以上的取向膜片的至少一部分与上述2个以上的第1取向膜片的一部分在上述第1基板的板厚方向上堆积。 

根据上述(6)或(7)的任一方案，通过适当地设定取向膜片的组合，能够以高角度任意地控制液晶元件的预倾角。特别是10°以上、85°以下的预倾角以通常的液晶用取向膜难以实现，例如通过使一者的取向膜片含有垂直取向材料、使另一者的取向膜片含有水平取向材料，使用这样的取向膜片，能够实现40°～50°左右或者这之上的高预倾角。 

附图说明

图1是示出第1实施方式的取向膜的制造装置的构成的示意图。 

图2是对电喷射堆积法中的散布电压进行说明的图。 

图3是对通过第1实施方式的电喷射堆积法形成的取向膜的结构进行说明的图。 

图4是示意性示出第1实施方式的液晶元件的截面图。 

图5是示出通过偏光显微镜观察实施例1的液晶元件的情况的图。 

图6是示出实施例1的液晶元件的预倾角的测定结果的图。 

图7是散布循环中的垂直取向材料的散布时间比与通过取向膜显现出的预倾角的关系图。 

图8是示出水平取向材料与垂直取向材料的各散布时间比下的液晶元件的偏光显微镜照片的图。 

图9是示出第2实施方式的取向膜的制造装置的构成的示意图。 

图10是对通过第2实施方式的电喷射堆积法形成的取向膜的结构进行说明的图。 

符号的说明 

10、11、110、111：喷射装置 

12、112：基板托(基板固定单元) 

13、120、121：电压施加装置 

20：高压直流电源 

21、22：高电压继电器 

23：微型计算机 

51：第1基板 

52：第1电极 

53、57：取向膜 

55：第2基板 

56：第2电极 

59：液晶层 

100、101：基板 

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。 

(第1实施方式) 

图1是示出第1实施方式的取向膜的制造装置的构成的示意图。图1所示的取向膜的制造装置具有两个喷射装置10、11、基板托(基板ホルダ一)(基板固定单元)12和电压施加装置13，所述两个喷射装置10、11具有圆筒状等的注射器(筒)和设置于这些注射器一端的中空的微小针，该注射器(筒)用于在内部保持取向膜的材料液(下文中称为“取向膜液”。)，所述基板托(基板固定单元)12用于保持通过这些喷射装置10、11形成取向膜的对象——基板100，所述电压施加装置13用于对各喷射装置10、11施加电压。如图所示，喷射装置10和喷射装置11相邻配置。电压施加装置13的构成包含：高压直流电源20；与该高压直流电源20分别连接的高电压继电器21、22；和用于控制这些高电压继电器21、22的开关动作的微型计算机23。 

如图所示，适当地(例如数厘米左右)确保喷射装置10、11的各个针与基板100之间的距离h。并且，在喷射装置10、11的各个针与基板100之间使用电压施加装置13施加高电压(例如数千伏的直流电压)，同时将注射器内的取向膜液供给到针的 前端。此时，例如如图所示预先将基板100和基板托12接地(基准电位)，对各喷射装置10、11的针提供与基板100相比相对较高的电位(需要说明的是，电位的关系也可以相反)。由此，从各喷射装置10、11的针排出的取向膜液成为带正电位的状态的液体颗粒。带该电位的液体颗粒发生电排斥，同时细小地分裂、扩散，形成雾状的微小液滴(雾状体)。该微小的液滴被带负电的基板100吸引，附着于基板100上。其后，通过对到达基板100的微小液滴适当进行热处理等而使其成膜(固化)，从而得到包含多个微细的取向膜片而构成的取向膜。 

此处，为了彻底地散布液滴，期望取向膜液的粘度低。因此，优选利用丙酮等溶剂稀释取向材料而制备取向膜液。作为稀释用的溶剂，基本上期望为沸点低、挥发性高的材料。其原因被认为是：在利用电喷射堆积法散布时上述溶剂会形成非常细小的液滴，而在飞向基板的期间丙酮等有机溶剂蒸发。因此认为，此处所使用的稀释用的溶剂只要挥发性高，则无论选择何种溶剂均不会对液晶分子的取向性造成很大影响。 

使用这样的电喷射堆积法制造取向膜的方法主要具有以下优点。 

(a)能够散布纳米级的微细液滴 

(b)能够在常温常压下成膜 

(c)能够利用干燥工艺成膜 

(d)装置结构比较简约(简单) 

(e)能够成膜的材料多 

(f)成膜仅需少量材料即可 

另外，如图1所示，准备两个喷射装置10、11，向各喷射装置10、11中分别导入性质不同的取向膜液(取向材料)，从而可以使形成了各取向膜液的微小区域(数百纳米至数十微米左右)混杂形成。由此，可以得到迄今为止难以实现的复合的液晶取向状态。另外，对于通过使利用各喷射装置10、11散布取向膜液的时机，不同时散布而分时交替地进行散布，可以使取向膜液的散布状态更加良好。关于取向膜液的散布时机与取向膜液的散布状态的关系，下文中通过实施例进行详细说明。 

图2是电喷射堆积法中的优选散布电压的说明图。图2的(A)示出了各喷射装置10、11的针与基板100之间的电压(电极间电压)和总离子量的关系。如图所示，在将电极间电压设为比阈值电压高200V左右的高电压时，电压稳定，这种情况较多。如图2的(B)所示，取向膜液的散布模式根据该电极间电压的大小而变化。电极间电压 相对低时，为液滴尺寸比较大的微滴(マイクロドロツピング)模式，随着电极间电压增大，表现为液滴尺寸均匀且微小的锥柱射流(コ一ンジエツト)模式，接下来形成液滴尺寸的均匀性降低的多股射流(マルチジエツト)模式。 

图3是对通过第1实施方式的电喷射堆积法形成的取向膜的结构进行说明的图。如图3的(A)所示，认为在基板上得到了某种取向膜液A堆积而成的取向膜域(取向膜片)和另一种取向膜液B堆积而成的取向膜域(取向膜片)随机混合的状态的取向膜。即，得到2个以上的取向膜域(配向膜ドメイン)在基板上以平面的方式分散且立体地堆积而成的结构的取向膜。通过利用电喷射堆积法散布2种以上的取向膜液，得到这样的效果：即使各取向膜域堆积，域(ドメイン)比例也不发生变化。与此相对的比较例示于图3的(B)。比较例中，利用取向膜液B通过旋涂等在基板上形成平坦的取向膜，在其上利用取向膜液A通过电喷射堆积法形成取向膜域，得到取向膜。 

接下来，对可以适用通过上述电喷射堆积法形成的取向膜的液晶元件的一例进行说明。 

图4是示意性示出第1实施方式的液晶元件的截面图。图4所示的液晶元件具有液晶层59夹在第1基板51与第2基板55之间的基本构成。在第1基板51的外侧配置有第1偏振片61，在第2基板55的外侧配置有第2偏振片62。以下，对液晶元件的结构进行更详细的说明。需要说明的是，关于对液晶层59的周围进行密封的密封材料等部件，省略了图示和说明。 

第1基板51和第2基板55分别例如为玻璃基板、塑料基板等透明基板。如图所示，第1基板51和第2基板55以各自的一个面相对向的方式并保留预定的间隙(例如几微米)而贴合。需要说明的是，虽省略了特别的图示，但所有基板上均可以形成薄膜晶体管等开关装置。 

液晶层59设置于第1基板51与第2基板55的彼此之间。构成液晶层59的液晶材料的介电常数各向异性Δε可以为正(Δε＞0)，也可以为负(Δε＜0)。液晶层59中图示的粗线示意性地示出了未对液晶层59施加电压的初期状态下的液晶分子的取向方位(配向方位)。例如，如图示那样，液晶层59被设定为赋予了较高预倾角的同样初期取向状态。 

第1电极52设置于第1基板51的一面侧。另外，第2电极56设置于第2基板55的一面侧。第1电极52和第2电极56分别通过将例如氧化铟锡(ITO)等透明导电 膜适当图案化而构成。 

取向膜53以覆盖第1电极52的方式设置于第1基板51的一面侧。另外，取向膜57以覆盖第2电极56的方式设置于第2基板55的一面侧。这些取向膜53、57之中，至少一者(或者两者)可以使用通过上述电喷射堆积法形成的取向膜。 

实施例 

(实施例1) 

准备形成有ITO等透明电极的1对玻璃基板(ITO的厚度：1500埃、玻璃板厚：0.7mm、玻璃材质：无碱玻璃)。对这些基板进行清洗，使用通常的光刻(フオトリソ)工序进行ITO的图案化。在此，作为ITO蚀刻方法，使用湿蚀刻(三氯化铁)。 

接下来，在将ITO图案化后的玻璃基板上，利用电喷射堆积法进行取向膜液(取向材料)的散布。在其中一个喷射装置10的注射器中填充水平取向材料(PI-A日产化学工业株式会社制造：4wt％)和溶剂(二氯甲烷)的混合溶液，在另一个喷射装置11的注射器中填充垂直取向材料(日产化学工业株式会社制造SE-1211：4wt％)和溶剂(DCM)的混合溶液，由各喷射装置10、11同时散布各混合溶液。具体地说，通过微型计算机23将各高电压继电器21、22在相同时刻控制为导通状态，利用高压直流电源20对各喷射装置10、11的针施加电压。需要说明的是，以下示出作为水平取向材料使用的PI-A的化学结构。 

此时，将各喷射装置10、11的针与基板100之间的距离h设为6cm，对各针施加7kV的直流电压(电场强度：1.2kV/cm)，利用外径为75μm的针在铅直方向以175nL/s的速度分别散布10μL各溶液。另外，为了控制水平取向膜与垂直取向膜的各域的尺寸之比，将水平取向材料与溶剂的混合比固定为20∶80，将垂直取向材料与溶剂的混合比变化为20∶80、1∶99。各取向材料的预烘制在100℃下进行10分钟，主烘制在250℃下进行60分钟。对该基板实施摩擦处理。另外，作为对置基板(对向基板)，预先准备利用现有方法形成了垂直取向膜的基板，使该基板与具有通过电喷射堆积法(エレ クトロスプレ一堆積法)形成的取向膜的基板对置贴合。为了将基板间的距离(液晶盒厚)保持为一定值，在一侧的基板面上利用干式散布法散布间隙控制材料(ギヤツプコントロ一ル剤)。间隙材料(ギヤツプ剤)使用粒径为6微米的塑料球，也可以使用真石球(真し球)。在另一个基板上形成主密封图案(和导通材料图案(導通材パタ一ン))。此处的印刷使用丝网印刷法，也可以使用分配器(デイスペンサ)等。密封剂使用热固化性的密封剂，也可以使用光固化性密封剂、光/热合用型密封剂等。该密封剂中含有百分之几的粒径为6微米的玻璃纤维。另外在预定的位置印刷包含Au球等的导通材料。在此，在密封剂中加入上述玻璃纤维，以含有百分之几的各球粒径比该玻璃纤维的粒径约大1微米的Au球的物质为导通材料，进行丝网印刷。导通材料图案也可以印刷到与主密封材料相反侧的基板上。将上下基板在预定的位置叠合而制成液晶盒，以加压状态通过热处理将密封剂固化。在此利用热压法进行热固化(150℃烘制)。 

接着，利用切割装置在玻璃上划出痕，通过断条步骤(ブレイキング)分割成长条状(待注入的单元)。利用真空注入法向该液晶盒中注入液晶材料。作为液晶材料，使用5CB(默克公司制造)作为介电常数各向异性为正值的代表性的液晶材料。其后，利用封口剂(エンドシ一ル剤)对注入口进行密封。为了使取向一致，将液晶盒加热到液晶的相转变温度以上。在此利用烘箱以60℃热处理30分钟。使被切割装置划出痕的部分断开，碎成一个一个的液晶盒。利用洗涤剂、有机溶剂等对液晶盒进行清洗，洗掉液晶和倒角时的粉末。其后，以预定的角度粘贴切割成预定大小的偏振片。这样制作混合(ハイブリツド)型的液晶元件，利用偏光显微镜对取向状态进行观察。另外，作为预倾角测定用的试样液晶盒，制作将使用电喷射堆积法形成取向膜后实施摩擦处理的基板彼此贴合而成的液晶盒(cell)，通过磁场零位法测定预倾角。 

利用偏光显微镜在正交尼科耳状态下观察所制作的液晶元件，其形貌见图5。图5的(A)是使垂直取向材料与溶剂的混合比为20∶80时的观察像，图5的(B)是使垂直取向材料与溶剂的混合比为1∶99时的观察像。从程度上说，利用现有方法散布的液晶元件的情况下，观察到被直径为数微米～数十微米的垂直取向膜的域覆盖的形貌，但在本实施例的液晶元件中为可观察到1μm以下的高预倾角的域。由此认为，即使产生堆积，也可以保持水平取向材料和垂直取向材料的均匀分布。另外，预倾角的测定结果见图6。其结果，与散布的溶液中所含有的垂直取向材料多的液晶元件相比，垂直取向材料少的液晶元件，预倾角低。其原因被认为是，层积引起的基板表面的形 状产生了很大的影响。 

(实施例2) 

作为实施例2，对在时间上交替地散布不同材料的方法进行了研究。除了取向膜的形成工序以外，使用与实施例1同样的工序。在其中一个喷射装置10的注射器中填充水平取向材料(与上述实施例1相同的PI-A：4wt％)和溶剂(二氯甲烷和γ-丁内酯)的混合溶液，在另一个喷射装置11的注射器中填充垂直取向材料(与上述实施例1相同的SE-1211：4wt％)和溶剂(二氯甲烷和γ-丁内酯)的混合溶液，由各喷射装置10、11分时地散布各混合溶液。具体地说，通过微型计算机23将各高电压继电器21、22按照预定的时间比选择性地控制为导通状态，通过高压直流电源20对各喷射装置10、11的针施加电压。将实行如下散布的每次循环(散布循环)设定为10秒：利用喷射装置10散布含有水平取向材料的混合溶液以及利用喷射装置11散布含有垂直取向材料的混合溶液。将该散布循环内的含有水平取向材料的混合溶液的散布时间与含有垂直取向材料的混合溶液的散布时间之比设定为8∶2、6∶4、4∶6、2∶8这4种模式。散布时间总计为15分钟(90个循环)。 

另外，将各喷射装置10、11的针与基板100之间的距离h设为6cm，对各针施加6.5kV的直流电压，利用外径为75μm的针在铅直方向以70nL/s的速度散布各混合溶液。为了控制水平取向膜与垂直取向膜的各域的尺寸之比，将水平取向材料与溶剂的混合比固定为20∶80，将垂直取向材料与溶剂的混合比变化为20∶80、1∶99。各取向材料的预烘制在100℃下进行10分钟，主烘制在250℃下进行60分钟。对该基板实施摩擦处理。另外，使垂直取向材料与溶剂的混合比为1∶9，使水平取向材料与溶剂的混合比为1∶4，关于散布量，以垂直取向材料的混合溶液和水平取向材料的混合溶液均为20μL、垂直取向材料的混合溶液为20μL且水平取向材料的混合溶液为30μL、垂直取向材料的混合溶液为30μL且水平取向材料的混合溶液为20μL这3种模式(パタ一ン)制作取向膜。另外，作为对置基板，预先准备利用现有方法形成了垂直取向膜的基板，使该基板与具有通过电喷射堆积法形成的取向膜的基板相对向地贴合。 

利用偏光显微镜对所制作的液晶元件进行了观察，结果在对形成有基底取向膜而制作的基板应用了电喷射堆积法的方法中，约200μm左右的区域中出现了双轴性，在实施例2的方法中约50μm左右的区域中出现了双轴性。即，认为通过分时散布各混合溶液，能够在更细小的域控制取向。具体地说，形成了5μm左右的微小的域。 需要说明的是，在各喷射装置10、11的动作转换时通过使针一度下降到接地电位，能够使充电的影响为200ms以下。另外，在交替地进行利用其中一个喷射装置10的散布和利用另一个喷射装置11的散布时，慢慢地减少(递减)各个装置的混合溶液的散布量也是有效的。其原因被认为是，在使散布量之比保持恒定而慢慢地减少绝对量时，能够以更良好的精度控制表面附近的形成膜的比例。 

图7是示出散布循环中的垂直取向材料的散布时间比(％)与由取向膜所表现的预倾角的关系的图。如图7所示，观察到垂直取向材料的散布时间比越大则预倾角越大的倾向。另外，可知表现出40°左右～60°左右的较大预倾角。水平取向材料与垂直取向材料的不同散布时间比下的液晶元件的偏光显微镜照片见图8。图8的(A)是散布时间比为8∶2时的偏光显微镜照片，图8的(B)是散布时间比为6∶4时的偏光显微镜照片，图8的(C)是散布时间比为4∶6时的偏光显微镜照片，图8的(D)是散布时间比为2∶8时的偏光显微镜照片。通常认为垂直取向材料的比例越高则取向控制越困难，但由显微镜照片可知，在实施例的液晶元件中无论以任何比例均为均匀的取向状态。另外，在外观照片中也没有观察到均匀性的差别，反映出垂直取向材料的比例越高则预倾角越高，观察到透过率略低。 

(第2实施方式) 

图9是示出第2实施方式的取向膜的制造装置的构成的示意图。图9所示的取向膜的制造装置具有两个喷射装置110、111、基板托(基板固定单元)112和电压施加装置120、121，所述两个喷射装置110、111具有用于在内部保持取向膜液的圆筒状等的注射器(筒)和设置于这些注射器的一端的中空的微小针，所述基板托(基板固定单元)112用于保持基板101，基板101为通过这些喷射装置110、111形成取向膜的对象，所述电压施加装置120、121用于对各喷射装置110、111施加电压。如图所示，喷射装置(第1喷射装置)110和喷射装置(第2喷射装置)111作为不同的装置相互分离而配置。即，喷雾装置110、111作为用于不同工序的装置而设置于不同的部位(場所)。电压施加装置(第1电压施加装置)120与喷射装置110连接，在第1材料液与基板101之间施加电压。电压施加装置(第2电压施加装置)121与喷射装置111连接，在第2材料液与基板101之间施加电压。基板托112用于保持基板101，使基板101选择性地向与喷射装置110和喷射装置111的任一者对应的位置移动，并且使得该基板101的一个面朝向喷射装置110或喷射装置111的喷射方向。 

如图所示，适当地确保喷射装置110的针与基板101的距离(例如数厘米左右)，在喷射装置110的针与基板101之间使用电压施加装置120施加高电压(例如数千伏的直流电压)，同时将注射器内的取向膜液(第1材料液)供给到针的前端。同样地，适当地确保喷射装置111的针与基板101的距离(例如数厘米左右)，在喷射装置111的针与基板101之间使用电压施加装置121施加高电压(例如数千伏的直流电压)，同时将注射器内的取向膜液(第2材料液)供给到针的前端。此时，例如如图所示预先将基板101和基板托112接地(基准电位)，对各喷射装置110、111的针提供与基板101相比相对高的电位(需要说明的是，电位的关系也可以相反)。由此，从各喷射装置110、111的针排出的取向膜液成为带正电位的状态的液体颗粒。带该电位的液体颗粒发生电排斥的同时细小地分裂、扩散，形成雾状的微小液滴(雾状体)。该微小的液滴被带负电的基板101吸引，附着于基板101上。其后，通过对到达基板101的微小液滴适当进行热处理等而成膜(固化)，从而得到包含多个微细的取向膜片而构成的取向膜。 

这样在第2实施方式中，作为取向膜形成的原理也利用电喷射堆积法。此处，为了彻底地散布液滴，期望取向膜液的粘度低，因此期望利用丙酮等溶剂稀释取向材料而制备取向膜液(与第1实施方式相同)。另外，关于电喷射堆积法中的优选的散布电压，也与上述第1实施方式相同(参照图2)。 

如图9所示，准备两个喷射装置110、111，向各喷射装置110、111中分别导入性质不同的取向膜液(取向材料)，从而可以使形成了各取向膜液的微小区域(数百纳米至数十微米左右)混杂形成。由此，可以得到迄今为止难以实现的复合的液晶取向状态。关于利用各喷射装置110、111散布取向膜液的时机，首先利用喷射装置110进行取向膜液的散布，其后将基板101向与喷射装置111对应的位置移动，其后利用喷射装置111进行取向膜液的散布。 

图10对通过第2实施方式的电喷射堆积法形成的取向膜的结构进行说明的图。如图10所示，可认为在基板上得到了某种取向膜液A堆积而成的取向膜域(取向膜片)和另一种取向膜液B堆积而成的取向膜域(取向膜片)随机混合的状态的取向膜。即，得到2个以上的取向膜域在基板上以平面方式分散且立体地堆积而成的结构的取向膜。更详细地说，取向膜的结构为：之后堆积的取向膜液B的取向膜域(图中，符号B)一部分在之前堆积的取向膜液A的取向膜域(图中，符号A)上堆积。通过利用电喷射堆积法散布2种以上的取向膜液，得到如下效果：即使各取向膜域堆积，域比例也 不发生变化的效果。关于能够适用通过这样的第2实施方式的电喷射堆积法形成的取向膜的液晶元件，与上述第1实施方式相同(参照图4)。 

(实施例3) 

准备形成有ITO等透明电极的1对玻璃基板(ITO的厚度：1500埃、玻璃板厚：0.7mm、玻璃材质：无碱玻璃)。对这些基板进行清洗，使用通常的光刻工序进行ITO的图案化。在此，作为ITO蚀刻方法，使用湿蚀刻(三氯化铁)。 

接下来，在将ITO图案化后的玻璃基板上，利用电喷射堆积法进行取向膜液(取向材料)的散布。预先在其中一个喷射装置110的注射器中填充水平取向材料(日产化学工业株式会社制造PI-A：4wt％)和溶剂(二氯甲烷)的混合溶液，在另一个喷射装置111的注射器中填充垂直取向材料(日产化学工业株式会社制造SE-1211：4wt％)和溶剂(二氯甲烷)的混合溶液，首先利用喷射装置110散布混合溶液，其后移动玻璃基板，接下来利用喷射装置111散布混合溶液。需要说明的是，作为水平取向材料使用的PI-A的化学结构与上述第1实施方式相同。 

此时，将各喷射装置110、111的针与基板101之间的距离h设为6cm，对各针施加7kV的直流电压(电场强度：1.2kV/cm)，利用外径为75μm的针在铅直方向以175nL/s的速度分别散布10μL各溶液。 

在此，为了控制水平取向膜与垂直取向膜的各域的尺寸之比，将喷射装置110和喷射装置111各自中的混合溶液的喷射量作为参数使用。本实施例中，利用喷射装置110散布的混合溶液的量设定为等于或多于玻璃基板的整个面被所散布的混合溶液覆盖的量。另外，其后利用喷射装置111散布的混合溶液的量设定为玻璃基板的总面积的1/2左右被所散布的混合溶液覆盖的量。即，本实施例中将利用第1台喷射装置110散布的混合溶液的量与利用第2台喷射装置111散布的混合溶液的量的比例设为1∶1。 

需要说明的是，上述比例为一个例子，利用第1台的喷射装置110散布的混合溶液的量的比例低时，没有该限定。例如，将比例设为1∶9时，玻璃基板上的1/2左右以上利用第1台喷射装置110进行混合溶液的散布即可；将比例设为2∶8时，玻璃基板的2/3左右以上利用第1台喷射装置110进行混合溶液的散布即可。即，以下述方式设定混合溶液的散布量即可：在利用第2台喷射装置111散布混合溶液结束时，基板上的整个面没有未散布混合溶液的部分。与此相对，在利用第2台喷射装置111散布混合溶液时，希望以高精度控制其散布量。具体地说，该散布量根据希望形成取向 膜域的面积与基板(或者基板托112)的面积之比、混合溶液中含有的取向材料的固体成分浓度等而决定。通常，液晶分子的取向状态受到与液晶分子直接接触的取向膜的性质的强烈影响，因此，与由通过第1台喷射装置110散布的混合溶液所形成的取向膜域相比，在其上由通过第2台喷射装置111散布的混合溶液所形成的取向域对于液晶分子的取向状态处于主导的地位。 

接下来，各取向材料的预烘制在100℃下进行10分钟，主烘制在250℃下进行60分钟。对该基板实施摩擦处理。另外，作为对置基板，预先准备利用现有方法形成了垂直取向膜的基板，使该基板与具有通过电喷射堆积法形成的取向膜的基板对置贴合。为了将基板间的距离(液晶盒厚)保持为一定值，在一侧的基板面上利用干式散布法散布间隙控制材料。间隙材料使用粒径为6微米的塑料球，也可以使用真石球(真し球)。在另一个基板上形成主密封图案(和导通材料图案)。此处的印刷使用丝网印刷法，也可以使用分配器(デイスペンサ)等。密封剂使用热固化性的密封剂，也可以使用光固化性密封剂、光/热合用型密封剂等。该密封剂中含有百分之几的粒径为6微米的玻璃纤维。另外在预定的位置印刷包含Au球等的导通材料。在此，在密封剂中加入上述玻璃纤维，以含有百分之几的各球粒径比该玻璃纤维的粒径约大1微米的Au球的物质为导通材料，进行丝网印刷。导通材料图案也可以印刷到与主密封材料相反侧的基板上。将上下基板在预定的位置叠合而制成液晶盒，以加压状态通过热处理将密封剂固化。在此利用热压法进行热固化(150℃烘制)。 

接着，利用切割装置在玻璃上划出痕，通过断条步骤分割成长条状(待注入的单元)。利用真空注入法向该液晶盒中注入液晶材料。作为液晶材料，使用5CB(默克公司制造)作为介电常数各向异性为正值的代表性的液晶材料。其后，利用封口剂对注入口进行密封。为了使取向一致，将液晶盒加热到液晶的相转变温度以上。在此利用烘箱以60℃热处理30分钟。使被切割装置划出痕的部分断开，碎成一个一个的液晶盒。利用洗涤剂、有机溶剂等对液晶盒进行清洗，洗掉液晶和倒角时的粉末。其后，以预定的角度粘贴切割成预定大小的偏振片。这样制作混合型的液晶元件，利用偏光显微镜对取向状态进行观察。另外，作为预倾角测定用的试样液晶盒，制作将使用电喷射堆积法形成取向膜后实施摩擦处理的基板彼此贴合而成的液晶盒，通过磁场零位法测定预倾角。 

对于所制作的液晶元件的取向状态进行了观察，结果目视确认了无不均的均匀取 向状态。另外，偏光显微镜中，观察到被垂直取向材料附着的直径为数微米～数十微米的垂直取向膜的域覆盖的情况。另外，预倾角为50°左右。即，得到了具有以往难以具有的50°这样的高预倾角的、均匀取向状态的液晶元件。 

根据以上各实施方式以及各实施例，能够以高角度任意地控制液晶元件中的预倾角。特别是在通常的液晶用取向膜中难以实现10°以上、85°以下的预倾角，根据各实施方式以及各实施例，能够直接利用市售的垂直取向材料和水平取向材料。因此，液晶元件中的取向的长期稳定性高，且液晶取向的锚定强度高，因而具有元件的可靠性高、响应(特别是下降)快的优点。特别是，适合于利用了需要高预倾角的OCB(光学补偿弯曲)模式、反向TN(扭曲向列)模式、STN(超扭曲向列)模式等的液晶元件。 

另外，根据各实施方式以及各实施例，可以利用比较简单且低成本的构成实现可表现出高预倾角的取向膜的制造装置。 

另外，在分时交替地散布水平取向材料和垂直取向材料时，或者在不同工序中散布时，散布条件的自由度更高，得到预倾角的控制性更优异这样的优点。另外，同时散布水平取向材料和垂直取向材料时，由于各混合溶液的带电电位相同，因而两者难以混合，可能难以在较宽范围内形成均质的取向膜，通过分时或在不同工序中散布，可以在较宽范围内形成均质的取向膜。 

需要说明的是，本发明不限于上述内容，可以在本发明的主旨范围内进行各种变形来实施。例如，在上述实施方式等中，对于利用电喷射堆积法散布的取向材料为两种的情况进行了说明，但也可以散布3种以上的取向材料。另外，水平取向材料和垂直取向材料的散布顺序不限定于实施例的散布顺序，也可以是相反的顺序。 

Claims (7)

1.一种液晶用的取向膜制造方法，该方法用于在基板上制造液晶用的取向膜，该方法包括以下工序：

第1工序，以在第1材料液与上述基板之间提供相对电位差的状态放出上述第1材料液，从而使上述第1材料液形成雾状而散布于上述基板上；

第2工序，以在第2材料液与上述基板之间提供相对电位差的状态放出上述第2材料液，从而使上述第2材料液形成雾状而散布于上述基板上；和

第3工序，使散布于上述基板上的上述第1材料液和上述第2材料液固化。

2.如权利要求1所述的液晶用的取向膜制造方法，其中，使所述第1材料液和所述第2材料液之中的任一者含有垂直取向材料，另一者含有水平取向材料。

3.如权利要求1或2所述的液晶用的取向膜制造方法，其中，在将所述第1工序和所述第2工序重复2次以上后实行所述第3工序。

4.如权利要求3所述的液晶用的取向膜制造方法，其中，所述第1工序中的所述第1材料液的散布量和所述第2工序中的所述第2材料液的散布量分别随着所述第1工序和所述第2工序的重复次数的增加而递减。

5.一种液晶元件的制造方法，其包括以下工序：

在第1基板的一个面上形成取向膜的取向膜形成工序；

使所述第1基板和第2基板对置的基板配置工序；和

在所述第1基板与所述第2基板之间形成液晶层的液晶层形成工序，

所述取向膜形成工序使用权利要求1～4的任一项所述的取向膜制造方法来形成所述取向膜。

6.一种液晶用的取向膜制造装置，其包括以下装置：

第1喷射装置，其使第1材料液形成雾状而进行喷雾；

第2喷射装置，其与所述第1喷射装置相邻配置，使第2材料液形成雾状而进行喷雾；

基板托，其保持基板，使该基板的一个面朝向所述第1喷射装置和所述第2喷射装置的各自的喷射方向；和

电压施加装置，其与所述第1喷射装置和所述第2喷射装置分别连接，在所述第1材料液和所述第2材料液的任一者与所述基板之间选择性地施加电压。

7.一种液晶元件，其包括：

对置的第1基板和第2基板；

至少设置于所述第1基板的一个面上的取向膜；和

设置于所述第1基板与所述第2基板之间的液晶层，

所述取向膜中，两种以上的取向膜片不规则地分散于所述第1基板的一个面上，且该两种以上的取向膜片在所述第1基板的板厚方向上不规则地堆积。

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