(57)【要約】【課題】液晶配向性に優れ且つ歩留まりの良好な配向膜を得ることのできる配向膜の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の配向膜の製造方法は、互いに直交する３つの磁化軸（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）に対応する３つの磁化率（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）のうち、少なくとも一つが異なる粒子と、粒子を分散させる分散媒と、からなる成膜材料を基板上に供給する工程と、成膜材料が供給された基板に磁場を印加する工程と、磁場を印加した状態で分散媒を除去する工程とを備え、分散媒を除去して残存した膜材料から配向膜を得る。【選択図】図１
2009042452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する３つの磁化軸に対応する３つの磁化率のうち、少なくとも一つが異なる膜材料と、前記膜材料を分散させる分散媒と、からなる液状体を基板上に供給する工程と、
前記液状体が供給された前記基板に磁場を印加する工程と、
磁場を印加した状態で前記分散媒を除去する工程と、を備え、
前記分散媒を除去して残存した前記膜材料から配向膜を得ることを特徴とする配向膜の製造方法。
【請求項２】
前記磁場は、強度及び方向のうちの少なくとも一方が時間的に変動する変動磁場であることを特徴とする請求項１記載の配向膜の製造方法。
【請求項３】
前記変動磁場において、最大磁場強度と最小磁場強度との差が１Ｔ以上であることを特徴とする請求項２に記載の配向膜の製造方法。
【請求項４】
前記磁場は、超伝導磁石によって形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配向膜の製造方法。
【請求項５】
前記膜材料が、磁場配向性を有する有機物からなることを特徴とする請求項１に記載の配向膜の製造方法。
【請求項６】
前記有機物が、アダマンタンであることを特徴とする請求項５に記載の配向膜の製造方法。
【請求項７】
前記膜材料が、磁場配向性を有する無機物からなることを特徴とする請求項１に記載の配向膜の製造方法。
【請求項８】
前記無機物が、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物であることを特徴とする請求項７に記載の配向膜の製造方法。
【請求項９】
前記液状体は、ゾルゲル材料あるいは有機金属分解（ＭＯＤ）材料をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の配向膜の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の配向膜の製造方法によって得られた配向膜を備えたことを特徴とする液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配向膜の製造方法、及び液晶装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投射型表示装置に搭載される光変調手段や、携帯電話等に搭載される直視型表示装置として用いられる液晶装置としては、例えば、互いに対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持された構成を具備し、これら基板の液晶層側にその液晶層に電圧を印加するための電極を具備してなるものがある。このような液晶装置においては、一対の基板の液晶層側最表面に、電圧無印加時における液晶分子の配列を制御するための配向膜が形成されており、電圧無印加時、電圧印加時における液晶分子の配列変化に基づいて表示が行われる構成となっている。
【０００３】
従来、上記のような配向膜としては、ポリイミド等からなる樹脂膜の表面を、布等により所定の方向にラビングした有機配向膜や、蒸着法やスパッタ法を用いて材料を基板に対して斜方蒸着した無機配向膜が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−５１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、有機配向膜をラビング処理することで膜表面にスジが形成され、このスジが表示面に映し出されて表示品位が低下する問題や、ラビング処理に用いる布粕がパーティクルとして有機配向膜の表面に付着することで、当該有機配向膜の歩留り低下に繋がる場合がある。また、無機配向膜の場合、斜方蒸着法やスパッタ法を用いて成膜するため、基板の成膜に寄与しない材料が発塵源となる他、材料の利用効率も良くない。
【０００５】
また、斜方蒸着法やスパッタ法において、材料源が点状の場合には膜厚の制御が難しいだけでなく均一な膜質を得ることも困難である。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、液晶配向性に優れ且つ歩留まりの良好な配向膜を得ることができる配向膜の製造方法、及び液晶装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の配向膜の製造方法は、上記課題を解決するために、互いに直交する３つの磁化軸に対応する３つの磁化率のうち、少なくとも一つが異なる膜材料と、膜材料を分散させる分散媒と、からなる液状体を基板上に供給する工程と、液状体が供給された基板に磁場を印加する工程と、磁場を印加した状態で分散媒を除去する工程と、を備え、分散媒を除去して残存した膜材料から配向膜を得ることを特徴とする。
【０００８】
本発明の配向膜の製造方法によれば、互いに直交する３つの磁化軸に対応する３つの磁化率のうち、少なくとも一つが異なる膜材料と、膜材料を分散させる分散媒と、からなる液状体が供給（塗布）された基板に磁場を印加することによって、膜材料を所定の方向に配向させることができる。所定の方向に膜材料が配向した後、磁場を印加したまま分散媒を除去すると膜材料が固定され、基板上における膜材料の配向方向が揃った配向膜が得られる。本発明では、液状体に磁場を印加することにより、非接触で膜材料の配向方向を規定することができるので、ラビング処理することなく配向処理された配向膜を得ることができる。
これにより、ラビング等に起因する発塵が防止され、液晶の配向性能の低下や歩留まりの低下が阻止される。よって、液晶に対する適切な配向規制力を有した信頼性の高い配向膜を得ることができる。また、膜製造に必要な量の液状体を基板上に確実に供給することが可能なため、発塵が防止されるのと同時に材料の使用効率を、斜方蒸着法等を用いる従来の方法よりも格段に高めることができる。
【０００９】
また、磁場は、強度及び方向のうちの少なくとも一方が時間的に変動する変動磁場であることが好ましい。
このような製造方法によれば、一定の磁場強度の下、磁場の方向を変動（回転）させることによって円磁場が形成される。また、磁場の回転に伴って磁場強度も変動（変化）させることによって楕円磁場が形成される。
このような円磁場あるいは楕円磁場を印加することによって膜材料の配向規制を行うことが可能となる。詳しくは後述するが、例えば、円磁場によって膜材料の一軸配向が可能となり、楕円磁場及び楕円磁場によって膜材料の二軸配向が可能となる。液状体（膜材料の磁化率、膜材料の大きさ、分散媒の種類等）に応じて印加する磁場を調整することによって、所望の液晶配向精度を有した配向膜を得ることができる。
【００１０】
また、変動磁場において、最大磁場強度と最小磁場強度との差が１Ｔ以上であることが好ましい。
このような製造方法によれば、全ての膜材料を短時間で所望の方向に配向させることができる。なお、磁場変動の強度差が１テスラ以下であった場合には、膜材料を配向させるのに長時間を要する虞がある。
【００１１】
また、磁場は、超伝導磁石によって形成されることが好ましい。
このような製造方法によれば、膜材料を配向させるために必要な強度の磁場を簡単に発生させることができる。
【００１２】
また、膜材料が、磁場配向性を有する有機物からなることが好ましい。
このような製造方法によれば、有機配向膜を形成することができる。有機配向膜の場合、膜材料が一軸異方性を有するため、液晶との間の電気的相互作用により、液晶が配向することになる。
【００１３】
また、有機物が、アダマンタンであることが好ましい。
アダマンタンは耐熱性を有することから、このような材料を用いて配向膜を形成すれば、耐熱性を十分に備えた配向膜を得ることができる。
【００１４】
また、膜材料が、磁場配向性を有する無機物からなることが好ましい。
このような製造方法によれば、耐光性及び耐熱性に優れた無機配向膜を形成することができる。無機配向膜の場合、膜形状が一軸異方性を有するため液晶が一方向に形状配向する。
【００１５】
また、無機物が、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物であることが好ましい。
このような製造方法によれば、耐光性及び耐熱性に優れた配向膜を得ることができる。
【００１６】
また、液状体は、ゾルゲル材料あるいは有機金属分解（ＭＯＤ）材料をさらに含むことが好ましい。
このような製造方法によれば、膜材料の表面にゾルゲル材料あるいは有機金属分解（ＭＯＤ）材料が結晶化して膜材料を結晶成長させることができるので、液晶配向精度の高い配向膜を形成することができる。
【００１７】
本発明の液晶装置は、先に記載の配向膜の製造方法によって得られた配向膜を有することを特徴とする。
このような構成によれば、液晶配向性に優れた配向膜を有する、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、液晶装置における配向膜の製造方法に関するものであって、以下、図面で示す実施形態に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
本発明は、３つの磁化率（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）が異なる、又はそのうちの２つが等しい粒子（膜材料）を有した成膜材料（液状体）に外部磁場を印加することにより、基板上における全粒子の配向方向が揃った配向膜を得ることを目的とする。
図１は、粒子（膜材料）の磁化率を表す図であり、図２は、粒子を配向させる外部磁場を表す図である。図に示すｘｙ平面が基板面に相当する。
【００２０】
＜粒子＞
まず、図１を参照し、配向膜の材料である粒子について詳述する。
配向膜の原材料である粒子は、有機、無機からなる斜方晶、単斜晶、三斜晶等の二軸結晶が含まれ、互いに直交する３つの磁化軸（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）に対応する３つの磁化率（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）のうち、少なくとも一つが異なっている。粒子が有する任意の磁化率Ｍは、Ｍ＝（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）＝（Ｍｘ，０，０）＋（０，Ｍｙ，０）＋（０，０，Ｍｚ）で表され、Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ≧０となっている。
【００２１】
つまり、図１（ａ）に示すように、３つの磁化率の異なる（Ｍｘ＞Ｍｙ＞Ｍｚ）粒子８０と、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、３つの磁化率のうちの２つが等しい（Ｍｘ＝ＭｙあるいはＭｙ＝Ｍｚ）粒子８０とに分けられる。
【００２２】
Ｍｘ＝Ｍｙの場合、各磁化率（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）の関係は、Ｍｘ，Ｍｙ＞Ｍｚとなっており、Ｍｘ＝Ｍｙの場合、各磁化率（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）の関係は、Ｍｘ＞Ｍｙ，Ｍｚとなっている。ここで、磁化率Ｍｘは磁化容易軸、磁化率Ｍｚは磁化困難軸である。
【００２３】
＜外部磁場＞
次に、図１及び図２を参照し、外部磁場について詳述する。
本発明では、粒子８０の配向に必要なエネルギーを磁場によって与える。磁場は、基板の外側から印加することのできる外部磁場Ｂであって、超伝導磁石等を用いて発生させる。
【００２４】
外部磁場Ｂは、時間的変動磁場（時間的に変動する外部磁場）であり、ｘｙ平面（基板面）上で楕円又は円を描く磁場である。外部磁場Ｂは、Ｂ＝（Ｂ１ｃｏｓωｔ，Ｂ２ｓｉｎωｔ，０）＝（Ｂ１ｃｏｓωｔ，０，０）＋（０，Ｂ２ｓｉｎωｔ，０）で表される。すなわち、磁場方向の軌跡は、磁場のｘ成分及びｙ成分を用いて、Ｂｘ＝Ｂ１ｃｏｓωｔ、Ｂｙ＝Ｂ２ｓｉｎωｔにより描かれる。
【００２５】
ここで、外部磁場Ｂは磁場強度（Ｔ：テスラ）で表され、ωは角速度、ｔは時間（秒）であり、磁場の回転範囲は０≦ωｔ＜２πである。また、Ｂ１はｘ軸方向の磁場成分、Ｂ２はｙ軸方向の磁場成分であり、Ｂ１及びＢ２によってｘｙ平面における磁場の形状（楕円・円）が表される。
【００２６】
Ｂ１＞Ｂ２の場合、図２（ａ）に示すように、長軸（Ｂ１）と短軸（Ｂ２）とからなる楕円磁場となり、図２（ｂ）に示すように、Ｂ１＝Ｂ２の場合、軸Ｂ１（軸Ｂ２）からなる円磁場となる。
【００２７】
時間的変動磁場とは、強度が各々Ｂ１・ｃｏｓ（ωｔ）、Ｂ２・ｓｉｎ（ωｔ）で時間的に変化する楕円磁場、磁場方向がｘｙ平面内で時間的に変化する円磁場（回転磁場）である。楕円磁場の印加は、超伝導磁石のｘｙ面上での回転に応じて電流値を変動させることにより実現でき、円磁場の印加は、例えば、一定の磁場強度の下、ｘｙ平面内において超伝導磁石を回転させることにより実現できる。また、磁場の回転角の正弦または余弦の関数となるωｔの変位が０°〜４５°となっており、磁場の回転が０°〜４５°で往復するようになっている。
【００２８】
磁場の回転速度は、粒子８０の磁化容易軸Ｍｘが静磁場（固定磁場）下で配向する時間よりも早いことが好ましい。つまり、磁場の回転が低速であった場合には、粒子８０の磁化容易軸Ｍｘが磁場の回転に追従して回転してしまうことになるが、磁場の回転速度が、粒子８０が静磁場（停止磁場）下で配向する時間よりも早い回転であった場合には、時間的に平均化されたポテンシャルエネルギー下に置かれることになる。
【００２９】
すると、磁化容易軸Ｍｘが楕円の長軸（磁場の強い方向）に平行な方向（ｘ軸方向）に規制力を受け、粒子８０の磁化困難軸Ｍｚは磁場形成面（ｘｙ平面）に対して垂直方向（ｚ軸方向）に規制力を受けることになり、粒子８０は回転磁場に追従して回転することなく、磁化安定方向に配向する。
【００３０】
粒子８０に磁場が印加されたときのポテンシャルエネルギーＥは、
【数１】
2009042452.tif 000003
で表される。
【００３１】
エネルギーが最小になる条件は、
【数２】
2009042452.tif 000004
【００３２】
【数３】
2009042452.tif 000005
【００３３】
すなわち、
【数４】
2009042452.tif 000006
【００３４】
よって、粒子８０は、ｘｙ平面内において、０＜ωｔ＜π／４の範囲で安定（配向）する。すなわち、粒子８０は、ｘ軸から０＜ωｔ＜π／４ずれたところで安定する。
なお、粒子８０の配向方向は、磁化成分Ｍｘ，Ｍｙと磁場成分Ｂ１，Ｂ２との関係によって規定される。
【００３５】
楕円磁場の場合、超伝導磁石による磁場の大きさは、変動の最大値、つまり、Ｂ１（最大磁場強度）とＢ２（最小磁場強度）との差が１テスラ以上であることが好ましい。磁場変動の強度差が１テスラ以下であった場合には、磁場配向に長時間を要するだけでなく、配向方向を揃えることができない虞もあり、現実的ではない。
【００３６】
磁場の強度は、粒子８０の大きさ及び溶媒の粘度に応じて適宜設定される。また、磁場Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）は、粒子８０の熱エネルギーよりも大きいことが好ましい。
【００３７】
[第１の実施形態]
（二軸配向）
図３は、配向膜の製造方法のフローチャート図、図４は、図３のフローチャート図に基づく製造工程図、図５は、図３及び図４に対応する粒子の配向状態を示す図である。以下、適宜図１及び図２を参照し、図３〜図５を用いて配向膜の製造方法について詳述する。
本実施形態では、３つの磁化率がＭｘ＞Ｍｙ＞Ｍｚという関係を有する粒子８０を、磁場を印加することにより二軸配向させて配向膜を製造する。
まず、ガラス、石英などからなる基板８２と、エタノールからなる分散媒中に粒子８０を分散させてなる成膜材料８１と、さらに外部磁場を発生させる手段としてコイルからなる超伝導磁石８３を用意する。粒子８０は、常温で固体のアダマンタン（Ｃ１０Ｈ１６）等の有機物（固体）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）やアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）等の無機物であって、後述する時間的変動磁場によって誘起される運動が熱揺動により妨げられない大きさ（形状）を有していることが好ましい。
【００３８】
分散媒としては、粒子８０に影響を与えない溶液が好ましく、例えば上記エタノールの他に水であってもよい。また、粒子８０が無機材料である場合、成膜材料８１内に、ゾルゲル材料あるいは有機金属分解（ＭＯＤ：Metal Organic Decomposition Method）材料（以下、単にＭＯＤ材料と言う）が含まれる。ゾルゲル材料、ＭＯＤ材料としては、ポリシラザン等が挙げられる。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、基板８２の表面に、スキャン法、スリット法などにより上記成膜材料８１を塗布する（ステップＳＡ１）。このとき、基板８２上に塗布された成膜材料８１中の複数の粒子８０は、各々の３軸方位がランダムな方向を向いている（図５（ａ）参照）。
【００４０】
図５（ａ）に示したような初期配向状態にある粒子８０に、所定の強度及び時間でｘ軸方向に静磁場Ｂを印加する（ステップＳＡ２）。図４（ｂ）に示すように、磁場の印加は、超伝導磁石８３であるコイルの空芯部分に基板８２を配置した状態で行う。このように、基板８２を、その基板面がコイルの軸心に沿うように配置することで、コイルにより発生する磁場が粒子８０に効果的に作用する。
【００４１】
静磁場Ｂを印加すると、各粒子８０の磁化容易軸Ｍｘがｘ軸方向に向かい、基板８２上で一軸配向する（図５（ｂ）参照）。粒子８０の大きさによって粒子８０の熱エネルギーによる揺動の影響は違ってくるものの、使用する粒子８０の熱エネルギーよりも大きい強度の静磁場Ｂを印加することによって、粒子８０の熱揺動が抑制され、磁化容易軸Ｍｘを特性方向（ｘ軸）に配向（拘束）させることが可能となる。また、静磁場Ｂは、磁化容易軸Ｍｘを誘起可能とする強度に設定される。
【００４２】
次に、一軸配向状態にある粒子８０に、ｘｙ平面内で回転する時間的変動磁場を印加し（ステップＳＡ３）、二軸配向（すなわち、三軸配向）させる。以下、楕円磁場を用いて二軸配向させる場合、円磁場を用いて二軸配向させる場合についてそれぞれ述べる。
【００４３】
「楕円磁場（Ｂ１＞Ｂ２）」
図４（ｃ）に示すように、基板８２の中心を軸としてｘｙ平面内で超伝導磁石８３（コイル）を回転させるとともに、超伝導磁石８３の回転に応じて流す電流値を変動させることにより楕円磁場が実現される。具体的には、ｘｙ平面内で超伝導磁石８３を回転させる際、ｘ軸方向からｙ軸方向にかけて電流値を漸次小さくすることによって、図５（ｃ）に示すように、Ｂ１（ｘ軸方向）＞Ｂ２（ｙ軸方向）の楕円磁場（図２（ａ）も適宜参照）が形成される。Ｂ１は、磁化容易軸Ｍｘを誘起可能とする強度であって、上記静磁場Ｂと同様かそれ以上の強度に設定する（Ｂ１≧静磁場Ｂ）。また、Ｂ２は、磁化率Ｍｙを誘起可能とする最小の強度である。
【００４４】
このとき、粒子８０が静磁場（停止磁場）下で配向する時間よりも早い速度で超伝導磁石８３（コイル）を回転させ、粒子８０の磁化容易軸Ｍｘをｘ軸方向に拘束したまま、他の二軸（Ｍｙ、Ｍｚ）の方向を規定する。つまり、磁化容易軸Ｍｘは、回転により時間的に平均化されたポテンシャルエネルギーの下、楕円の長軸（Ｂ１）に平行する方向に規制力を受けることになり、磁場の回転に追従することなくｘ軸方向への配向状態が維持される。
【００４５】
楕円磁場の場合、磁化率Ｍｘと磁化率Ｍｙとの差があまりなくても、Ｂ１とＢ２の磁場強度の差が１テスラ以上（Ｂ１−Ｂ２＞１Ｔ）という関係により、各粒子８０の磁化容易軸Ｍｘがｘ軸方向に短時間で配向する。
【００４６】
一方、磁場の回転により、磁化困難軸Ｍｚはｚ軸方向へ向くような拘束を受け、ｘｙ平面上における磁場形成面（ｘｙ平面）に対して略垂直状態となる。一端、ｚ軸方向に配向した磁化困難軸Ｍｚは、磁場に略直交しているので、回転トルクの影響を受けることなくｚ軸方向への配向状態が維持される。
【００４７】
楕円磁場により、磁化容易軸Ｍｘの他に磁化困難軸Ｍｚの配向方向が規定されて粒子８０は二軸配向となり、したがって、Ｍｙの配向方向が規定されて、基板８２上に塗布された成膜材料８１中のすべての粒子８０の磁化軸の方向が揃った配向となる。
【００４８】
「円磁場（Ｂ＝Ｂ１＝Ｂ２）」
一定の磁場強度の下、基板８２の中心を軸としてｘｙ平面内で超伝導磁石８３（コイル）を回転させることによって、図６に示すように、Ｂ１（ｘ軸方向）＝Ｂ２（ｙ軸方向）の円磁場（図２（ｂ）参照）が実現される。
また、Ｂ１，Ｂ２は、磁化率Ｍｙを誘起可能とする最小の強度であって、静磁場Ｂよりも小さい強度に設定する（静磁場Ｂ＞Ｂ１，Ｂ２）。
【００４９】
このような円磁場を印加することにより、粒子８０の磁化容易軸Ｍｘをｘ軸方向に拘束したまま、他の二軸（Ｍｙ、Ｍｚ）の方向を規定することができる。つまり、静磁場Ｂ＞Ｂ１，Ｂ２の円磁場は、磁化容易軸Ｍｘを誘起できるほどの強度ではないため、磁化容易軸Ｍｘは、磁場の回転に追従することなくｘ軸方向への配向状態が維持される。
【００５０】
一方、磁場の回転により、磁化困難軸Ｍｚはｚ軸方向へ向くような拘束を受け、ｘｙ平面上における磁場形成面（ｘｙ平面）に対して略垂直状態となる（二軸配向）。
【００５１】
よって、円磁場により、磁化容易軸Ｍｘのｘ軸方向への配向状態を維持したまま、磁化率Ｍｙをｙ軸方向、磁化率Ｍｚをｚ軸方向に向けることができ、基板８２上に塗布された成膜材料８１中のすべての粒子８０の磁化率の方向が揃った三軸配向となる。
【００５２】
円磁場の場合、磁化率Ｍｘと磁化率Ｍｙとの差が大きいとき、磁化容易軸Ｍｘがｘ軸方向に配向する。
【００５３】
なお、粒子８０の磁場配向において、厳密には、磁化容易軸Ｍｘがｘ軸方向からｄＥ／ｄｔ＝０を満たす角度だけずれたところで安定する。そのため、このような配向の誤差を見込んで磁場方向を規定することにより、所望とする方向に粒子８０を配向させることが可能となる。
【００５４】
また、磁場の回転速度や回転に伴う磁場の強度変化、あるいは分散媒やゾルゲル材料、ＭＯＤ材料の種類や濃度、粘性等により、基板面（ｘｙ平面）に対して粒子８０を斜めに配向させることが可能である。例えば、楕円磁場を印加した場合、磁場の回転に伴って磁場強度がＢ１からＢ２へと変化することにより、磁化率Ｍｘのｘ軸方向への規制力を保持されたまま、粒子８０が基板８２に対して若干立ち上がるように配向する。つまり、粒子８０の磁化容易軸Ｍｘがｘ軸方向に向いた状態で、基板面（ｘｙ平面）に対して粒子８０の磁化容易軸Ｍｘが斜めに保持される。
【００５５】
このようにして基板面に対する粒子８０の起立状態（すなわち、基板面と磁化容易軸Ｍｘとのなす角）を調整することにより、液晶分子の配向を規定する垂直配向膜や水平配向膜を適宜製造することが可能である。
【００５６】
次に、図４（ｄ）に示すように、基板８２を所定の温度で加熱して、分散媒を蒸発させることにより除去する（ステップＳＡ４）。本実施形態では、磁場を印加した状態のまま、８０℃程度の温度で基板８２を加熱する。加熱により分散媒であるエタノールを除去すると粒子８０が固定される。粒子８０が三軸配向（磁場配向）している状態で分散媒を除去することにより、粒子８０を所望の配向状態で固定することができる。
粒子８０が有機物であった場合には、この時点で有機配向膜が完成する。
【００５７】
粒子８０が無機物であった場合には、成膜材料８１中にゾルゲル材料あるいはＭＯＤ材料が含まれているので、続けて基板８２を所定の温度で加熱して、粒子８０をゾルゲル材料あるいはＭＯＤ材料によって結晶成長させる（ステップＳＡ５）。本実施形態の成膜材料８１は、ゾルゲル材料あるいはＭＯＤ材料を含んでおり、ゾルゲル法あるいはＭＯＤ法を用いて基板８２を、例えば２００℃程度の温度で加熱する。加熱温度は、ゾルゲル法、ＭＯＤ法によって適宜設定する。
【００５８】
このようにして基板８２を加熱することにより、ゾルゲル材料あるいはＭＯＤ材料が粒子８０の表面上に結晶化して粒子８０を結晶成長させる。このようにして無機配向膜が完成する。
【００５９】
なお、上記ステップＳＡ３を省略して、磁化率がＭｘ＞Ｍｙ＞Ｍｚの粒子８０（無機物）を一軸配向させた配向膜を製造してもよい。粒子８０が無機物の場合、粒子８０を一軸配向させた状態であっても液晶の配向性を確保した配向膜を得ることができる。
そこで、以下に、無機物の粒子８０を一軸配向させて配向膜を製造する方法について述べる。
【００６０】
[第２の実施形態]
（一軸配向）
本実施形態では、３つの磁化率のうちの一つが異なる粒子（無機物）の配向について以下に述べる。３つの磁化率のうちの一つが異なる粒子として、（１）３つの磁化率がＭｘ＞Ｍｙ＝Ｍｚという関係を有する粒子、（２）３つの磁化率がＭｘ＝Ｍｙ＞Ｍｚという関係を有する粒子を例に挙げ、それぞれの場合について詳述する。
【００６１】
（１）３つの磁化率がＭｘ＞Ｍｙ＝Ｍｚという関係を有する粒子８０を、磁場を印加することにより一軸配向させて配向膜を製造する。
ガラスや石英等の透光性材料からなる基板８２を用意し、上記成膜材料８１を塗布する（ステップＳＡ１）。そして、成膜材料８１が塗布された基板８２に対してｘ軸方向に静磁場Ｂを印加する（ステップＳＡ２）。すると、磁化容易軸Ｍｘがｘ軸方向に規制力を受けて同方向に配向し、粒子８０は一軸配向する。これにより、基板８２上に塗布された成膜材料８１中の粒子８０の磁化容易軸Ｍｘの配向方向がｘ軸方向に揃うことになる。次のステップＳＡ３による時間的変動磁場の印加は省略し、ステップＳＡ４へと移行する。ステップＳＡ２に続き、加熱により分散媒を蒸発させて除去する（ステップＳＡ４）。
【００６２】
その後、ゾルゲル法あるいはＭＯＤ法を用いて粒子８０を結晶成長させる（ステップＳＡ５）。これにより、粒子８０が一軸配向してなる無機配向膜が完成する。
【００６３】
なお、ＭｘとＭｙの差が大きい場合には、楕円磁場によっても粒子８０の一軸配向が可能である。また、３つの磁化率全てが異なる粒子８０も静磁場によって一軸配向させることが可能である。
【００６４】
（２）３つの磁化率がＭｘ＝Ｍｙ＞Ｍｚという関係を有する粒子８０を、磁場を印加することにより一軸配向させて配向膜を製造する。
ガラスや石英等の透光性材料からなる基板８２を用意し、上記成膜材料８１を塗布する（ステップＳＡ１）。ステップＳＡ２を省略し、ステップＳＡ３へと移行する。ステップＳＡ１に続き、基板８２上において各磁化軸（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）の方向がランダムとなっている各粒子８０に、ｘｙ平面上で回転する時間的変動磁場として円磁場を印加する（ステップＳＡ３）。すると、磁化困難軸Ｍｚが磁場形成面（ｘｙ平面）に対して垂直となるように配向し、粒子８０の一軸配向が達成される。その後、ステップＳＡ４、ステップＳＡ５を行い、配向膜を得る。
【００６５】
上記各実施形態によれば、互いに直交する３つの磁化軸に対応する３つの磁化率（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）のうち、少なくとも一つが異なる粒子８０と、粒子８０を分散させる分散媒と、からなる成膜材料８１が供給（塗布）された基板８２に、磁場強度や磁場方向が時間的に変動する円磁場あるいは楕円磁場を印加することによって、粒子８０を一軸配向あるいは二軸配向させることができる。所定の方向に粒子８０が磁場配向した後、磁場を印加したまま分散媒を除去することで粒子８０が固定され、基板８２上における粒子８０の配向方向が揃った配向膜が得られる。これにより、配向膜としての液晶配向精度を向上させることが可能となる。
【００６６】
本実施形態では、成膜材料８１に磁場を印加することにより、非接触で粒子８０の配向方向を規定することができるので、ラビング処理を施すことなく配向処理された配向膜を得ることができる。これにより、ラビング等に起因する発塵が防止され、液晶の配向性能の低下や歩留まりの低下が阻止される。よって、液晶に対する適切な配向規制力を有した信頼性の高い配向膜を得ることができる。また、膜製造に必要な量の成膜材料８１を基板８２上に確実に供給することが可能なため、発塵が防止されるのと同時に材料の使用効率を従来よりも格段に高めることができる。
【００６７】
また、成膜材料８１に応じて印加する磁場を調整することによって所望の方向に粒子を安定させることができ、液晶配向精度の優れた配向膜を得ることができる。つまり、粒子８０の磁化率、粒子８０の大きさ、分散媒の種類等により、静磁場、楕円磁場、円磁場の印加方法を適宜選択することで、粒子８０の配向方向を制御することができる。これにより、所望の性能を有した配向膜を形成することができる。
【００６８】
また、本実施形態においては、超伝導磁石によって、粒子８０配向に必要な強磁場が低コストで簡単に得られるので、多くの種類の粒子８０に対して磁場配向を施すことが可能となる。
また、楕円磁場における最大磁場強度を最小磁場強度の差を１テスラ以上とすることにより、基板上の各粒子８０を短時間で所望の方向に配向させることができる。また、最小磁場強度も１テスラ以上であることが好ましい。変動磁場の強度差及び最小磁場強度が１テスラ以下であった場合、磁場配向に長時間を要するだけでなく、粒子の配向不良が発生する虞があるが、変動磁場の強度差及び最小磁場強度を１テスラ以上とすることにより、短時間で確実に粒子を所望の方向に配向させることができる。
【００６９】
また、本実施形態においては、粒子８０の表面にゾルゲル材料あるいはＭＯＤ材料を結晶化させることにより、粒子８０を結晶成長させている。これにより、各粒子の大きさが異なっていたとしてもこれを補完でき、また径の小さい粒子であっても液晶配向精度の高い配向膜を形成することができる。また、ゾルゲル材料あるいはＭＯＤ材料が粒子間を埋めるべく粒子上に結晶化することにより、緻密な配向膜となり、配向膜の耐湿性が向上して信頼性の高い配向膜を得ることができる。
【００７０】
また、本実施形態においては、成膜に必要な量の成膜材料を基板上へ直接供給しており、従来におけるスパッタ等による成膜方法よりも、材料の使用効率を格段に向上させることができる。これにより、材料が無駄になるのを防止してコストの削減を図ることができる。
【００７１】
なお、楕円磁場の長軸と短軸の比（Ｂ１及びＢ２の比）を３つの磁化率（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）の値に応じて適切に設定すればさらに均一な抑制が可能である。
また、回転磁場（円磁場・楕円磁場）は、超伝導磁石に流す電流を一定あるいは変化させながら、固定された基板に対して超伝導磁石が基板の周りを回転することにより実現できるが、固定された超伝導磁石に対して基板が回転することによっても実現できる。
また、変動磁場は、ある時間ごとに、ｘ軸方向、ｙ軸方向への静磁場の印加を繰り替えすことによっても実現可能である。
【００７２】
次に、上述の配向膜の製造方法によって形成された配向膜を備えた、本発明の液晶装置について説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさをするため、各部材の縮尺を適宜変更している。図７は、本発明の液晶装置の一例を概略的に示す図であって、（ａ）は、液晶装置の平面図、（ｂ）は、（ａ）に示す液晶装置の部分断面図である。
【００７３】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、基板５０２の液晶側の表面には、マトリクス状に配列された複数の画素電極５２０が形成されている。具体的に、その基板５０２の表面には、マトリクス状に配列された画素電極５２０、この画素電極５２０に接続されたスイッチング素子（不図示）、及びこのスイッチング素子に接続された金属配線（不図示）等が設けられ、さらに、画素電極５２０を覆うように配向膜５５０が設けられている。
【００７４】
基板５０３の液晶側の表面には、例えばＩＴＯ等の透明な材料により形成された共通電極５２１が形成されており、さらに、この共通電極５２１を覆うように配向膜５５１が設けられている。
【００７５】
基板５０２と基板５０３との間に挟持された液晶層５０４は、ネマチック液晶からなる。ネマチック液晶分子は、正の誘電率異方性を有するものであり、非選択電圧印加時には基板に沿って水平配向し、選択電圧印加時には電界方向に沿って垂直配向する。またネマチック液晶分子は、正の屈折率異方性を有するものであり、その複屈折と液晶層厚との積（リタデーション）Δｎｄは、例えば約０．４０μｍ（６０℃）である。なお、基板５０２の配向膜５５０による配向規制方向と、基板５０３の配向膜５５１による配向規制方向とは、約９０°ねじれた状態に設定されている。すなわち、この液晶装置５００は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードで動作する。
【００７６】
基板５０２及び５０３の液晶と反対側の表面にはそれぞれ、偏光板５６０，５６１が貼り付けられている。偏光板５６０，５６１は、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素をドープした材料等からなり、その吸収軸方向の直線偏光を吸収しかつ透過軸方向の直線偏光を透過する機能を有する。基板５０２側の偏光板５６０は、その透過軸が配向膜５５０の配向規制方向と略一致するように配置され、基板５０３側の偏光板５６１は、その透過軸が配向膜５５１の配向規制方向と略一致するように配置されている。放熱性の向上のために、サファイヤガラスや水晶等の高熱伝導率材料からなる支持基板上に偏光板５６０，５６１を装着し、液晶装置５００から離間配置することが望ましい。基板５０３側から入射する光のうちの偏光板５６１の透過軸と一致する直線偏光のみが偏光板５６１を透過して液晶層５０４に入射する。
【００７７】
非選択電圧印加時においては、基板に対して水平配向した液晶分子が液晶層５０４の厚さ方向に沿って約９０°ねじれたらせん状に積層配置され、液晶層５０４に入射した直線偏光は、約９０°旋光されて液晶層５０４から射出する。この直線偏光は、偏光板５６０の透過軸と一致し、偏光板５６０を透過する。
【００７８】
一方、選択電圧印加時においては、液晶分子が基板に対して垂直配向しているから、液晶層５０４に入射した直線偏光は、旋光されることなく液晶層５０４から射出する。この直線偏光は、偏光板５６０の透過軸と直交し、偏光板５６０を透過しない。
【００７９】
上述した液晶装置５００では、配向膜５５０，５５１として、無機材料あるいは有機材料を主成分とする配向膜を採用しており、その配向膜が、上述した配向膜の製造方法を用いて形成されている。すなわち、上記配向膜５５０，５５１は、上述したように磁性を有する粒子８０が磁場配向されることによって形成されるものであり、ラビング処理を行うことなく、液晶の配向規制力を発揮する。
【００８０】
そのため、本実施形態の液晶装置５００においては、従来のようにラビング処理を行った場合に膜表面に形成される筋に起因した表示品位の低下が生じることがなく、また、ラビング処理に伴う歩留まりの低下を防止できる。したがって、液晶装置５００の表示品位の向上及び製造効率の向上が可能となる。
【００８１】
このように、上述した配向膜の製造方法を用いて形成された配向膜は、配向性に優れた膜構造を有しかつ膜厚均一であることから、液晶装置５００は動作安定性に優れたものとなる。
【００８２】
配向膜の平均厚さは、例えば、０．０２〜０．３μｍであるのが好ましく、０．０２〜０．０８μｍであるのがより好ましい。配向膜の厚さが薄すぎると、プレチルト角の面内均一性が低下しやすいので好ましくなく、配向膜の厚さが厚すぎると、液晶装置５００の駆動電圧が高くなるので好ましくない。
【００８３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８４】
例えば上記では、ＴＮ（Twisted Nematic）モードで機能する液晶装置を例にして説明したが、ＶＡ（Vertical Alignment）モードで機能する液晶装置に本発明を適用することも可能である。
【００８５】
また、スイッチング素子としてＴＦＴを備えた液晶装置を例にして説明したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode）等の二端子型素子を備えた液晶装置に本発明を適用することも可能である。
また、透過型液晶装置を例にして説明したが、反射型液晶装置に本発明を適用することも可能である。
また、アクティブ型の液晶装置を例にして説明したが、パッシブ型の液晶装置に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】粒子（膜材料）の磁化率を表す図である。
【図２】粒子を配向させる外部磁場を表す図である。
【図３】配向膜の製造方法のフローチャート図である。
【図４】図３のフローチャート図に基づく製造工程図である。
【図５】図３及び図４に対応する粒子の配向状態を示す図である。
【図６】図３及び図４に対応する粒子の配向状態を示す図である。
【図７】液晶装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８７】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３…磁化軸、Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ…磁化率、Ｍｘ…磁化容易軸、Ｍｚ…磁化困難軸、８０…粒子（膜材料）、８１…成膜材料（液状体）、８２…基板、８３…超伝導磁石（コイル）、５００…液晶装置
【図１】
2009042452.tif 000007
【図２】
2009042452.tif 000008
【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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