JP3071103B2

JP3071103B2 - 配向処理装置、配向処理用ローラの製造方法および配向処理用ローラを用いた配向処理方法

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Publication number: JP3071103B2
Application number: JP19442294A
Authority: JP
Inventors: 一平伊納
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1994-08-18
Publication date: 2000-07-31
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JPH0862603A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば液晶を利用し
た素子において前記液晶の分子配向を規制する処理を施
すために用いられる配向処理用ローラを有する配向処理
装置に関し、さらに前記配向処理用ローラの製造方法に
関する。さらにまた、前記配向処理用ローラを用いた配
向処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶を利用した素子、たとえば液晶表示
素子は、少なくとも表示用の電極をそれぞれ有する一対
の基板部材間に液晶層を介在して構成される。基板部材
の液晶層に最近接する表面には、液晶分子の配向を規制
するための配向処理が施されており、たとえばラビング
法、斜方蒸着法、グレーティング法またはデッピング法
によって配向処理が施される。

【０００３】ラビング法とは、配向処理が施されるべき
所定の基板表面に、まず樹脂膜を形成し、当該樹脂膜表
面を、表面が凹凸状の軟らかな布などで一方方向にこす
る方法である。また、斜法蒸着法とは、所定の基板表面
に、シリカなどの無機材料を前記基板表面に対して所定
の角度を有する斜め方向から蒸着する方法である。ま
た、グレーティング法とは、所定の基板表面に、まず樹
脂膜などを形成し、表面が凹凸状のスタンパなどと称さ
れる押圧部材を用いて、前記スタンパの凹凸状の表面を
樹脂膜表面に押しあて、スタンパの凹凸を樹脂膜表面に
転写する方法である。さらに、デッピング法とは、たと
えば長鎖アルキル基を有する界面活性剤中に所定の基板
を浸漬して、前記基板表面に界面活性剤から成る膜を形
成する方法である。

【０００４】上述した処理方法のうち、特にラビング法
は、低コストで処理を施すことができ、また比較的液晶
分子の配列が均一であるけれども、軟らかな布などを用
いてこすることから、形成された配向膜表面に埃、ごみ
などが付着するという問題が生じる。また、配向膜表面
に静電気が帯電するという問題が生じる。配向膜表面が
汚染される、あるいは配向膜表面に静電気が帯電する
と、液晶分子の配列が不均一となり、表示素子として用
いた場合に表示むらが発生する。このようなことから、
比較的配向膜表面の汚染が少なく、静電気の帯電の少な
いグレーティング法が注目されている。

【０００５】前記グレーティング法の例は、たとえば特
開平５−２４９４６５号公報および「ＳＩＤ９３ダ
イジェスト」（ｐ９５７）に開示されている。これらの
開示例は、平板状のスタンパを用いて樹脂膜表面を凹凸
状とするものである。また、たとえば特開平５−１５８
０４０号公報には、凹凸状の表面が湾曲したスタンパを
用いる例が開示されており、これによって平板状のスタ
ンパを用いた際の空気の抱込みを防止することが可能と
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記グレーティング法
において用いられるスタンパ表面の凹凸は、周知のフォ
トリソグラフィ技術およびレーザカッティング技術など
を用いて作成される。このような技術を用いると、製造
工程が比較的複雑であることから、容易に凹凸を形成す
ることができない。また、前記凹凸を比較的容易な機械
的加工によって設けること、あるいはレーザ光を照射す
ることによって加工して設けることも考えられるけれど
も、前記加工法による凹凸精度と液晶分子の大きさとを
比較すると、液晶分子の大きさの方が極めて小さく、こ
のような方法では液晶分子を均一に配向させることがで
きない。

【０００７】たとえば、基板部材間で液晶分子を９０°
捩れ配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）型液
晶表示装置では、液晶分子の配向が不均一なことによる
表示特性への悪影響が少ないけれども、基板部材間で液
晶分子を１８０°〜２７０°捩り配向させたＳＴＮ（ス
ーパツイステッドネマティック）型液晶表示装置では、
液晶分子の配向規制力が弱く、基板部材に比較的近接す
る部分の液晶分子は均一に配向するが、基板部材から離
れるにつれて液晶分子の配向が不均一となり易い。ま
た、液晶分子の長軸方向の基板部材表面に対する傾斜
角、すなわちチルト角が不均一になることから、表示特
性が著しく低下する。

【０００８】また、上述した開示例による配向処理方法
は、基板を１枚ずつ処理するバッチ式となる。図１９
は、前述した特開平５−１５８０４０号公報に開示され
る凹凸状の表面２が湾曲したスタンパ１を用いた配向処
理方法を説明する図であり、図２０はスタンパ１の動作
を段階的に示す側面図である。なお、図１９（１）は配
向処理方向４ａを示す平面図であり、図１９（２）は基
板３，４およびスタンパ１を示す側面図である。

【０００９】スタンパ１は、凹凸状の表面２が予め定め
る曲率半径を有して湾曲している。また、表面２には矢
符２ａで示される方向に沿って凹凸が形成されている。
処理すべき基板３は、基板進行方向５の上流側から搬送
されて、スタンパ１の直下に配置される。スタンパ１
は、表面２の湾曲に沿った振動方向６に振動し、また基
板３は基板進行方向５に搬送されて、その表面にスタン
パ１の凹凸が転写される。具体的には、まず図２０
（１）に示されるように基板進行方向５とは逆の方向６
ａに振動したスタンパ１と、基板３の進行方向下流側の
端部とが当接した後、図２０（２）および図２０（３）
に示されるように、スタンパ１は基板進行方向５と同じ
方向６ｂに振動するとともに、基板３も搬送される。基
板３がスタンパ１の直下から搬出されると、図２０
（４）に示されるようにスタンパ１は前記方向６ａに振
動する。

【００１０】スタンパ１の直下から搬出された、処理さ
れた基板４の表面には、スタンパ１の表面２に形成され
た凹凸が転写され、矢符４ａで示される配向処理方向に
沿って凹凸が形成される。以上のような動作が１枚の基
板に対する動作であり、複数枚の基板を処理する場合に
は上述の動作が繰返し行われる。

【００１１】このようなバッチ式の配向処理方法では、
複数枚の基板の処理に要する時間が長いという問題があ
る。また、施される配向処理方向は、スタンパ１の表面
２の凹凸が形成される方向２ａによって決定されるの
で、配向処理方向が異なる場合、スタンパ１の取換えが
必要となり、さらに配向処理に要する時間が長くなる。

【００１２】本発明の目的は、配向処理すべき基板表面
に悪影響を与えず、液晶分子をより均一に配向させるこ
とができる配向処理用ローラを有する配向処理装置を提
供することである。さらに、前記配向処理用ローラを容
易に作成することができる配向処理用ローラの製造方法
を提供すること、またさらに前記配向処理用ローラを用
いた配向処理方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、ローラ本体
と、前記ローラ本体の外周面を覆い、微細な凹凸状の表
面を有する金属膜とから成る配向処理用ローラと、配向
処理すべき基板を前記配向処理用ローラとの間で挟持す
る搬送ローラと、前記配向処理用ローラおよび搬送ロー
ラのうちの少なくともいずれか一方のローラを駆動する
駆動手段と、前記ローラ本体内部に配置される加熱手段
と、前記配向処理用ローラの金属膜を一方電極とし、当
該一方電極と前記搬送ローラ側に配置される他方電極と
の間に直流電圧を印加する電圧印加手段とを備えること
を特徴とする配向処理装置である。また本発明は、ロー
ラ本体の外周面を鏡面処理する工程と、前記ローラ本体
を回転させながら、鏡面処理された前記ローラ本体の外
周面に金属膜を成膜する工程と、前記金属膜表面と、前
記ローラ本体とは異なるローラ本体の外表面に植毛布を
貼り合せて形成される微細な凹凸状の表面を有するロー
ラの前記表面とを当接して、前記ローラ本体とローラと
を互いに逆方向に回転させて、金属膜表面に微細な凹凸
を形成する工程とを含むことを特徴とする配向処理用ロ
ーラの製造方法である。また本発明は、ローラ本体と、
前記ローラ本体の外周面を覆い、微細な凹凸状の表面を
有する金属膜とを含む配向処理用ローラを準備し、配向
処理されるべき基板を搬送ローラ上に載置し、前記配向
処理されるべき基板を加熱し、かつ配向処理用ローラの
金属膜を一方電極とし、搬送ローラ側に他方電極を配置
して、一方および他方電極間に直流電圧を印加しなが
ら、前記基板を搬送ローラと前記配向処理用ローラとの
間に挟持することによって、前記基板表面に配向処理用
ローラ表面の凹凸を転写することを特徴とする配向処理
用ローラを用いた配向処理方法である。

【００１４】

【作用】本発明に従えば、配向処理用ローラは、ローラ
本体と、当該ローラ本体の外周面を覆う金属膜とを含ん
で構成される。前記金属膜表面は微細な凹凸状であり、
このような配向処理用ローラによって配向処理を施すこ
とによって、配向処理されるべき基板表面には前記微細
な凹凸が形成される。配向処理が施された基板は、当該
処理が施された基板表面が液晶分子と接し、液晶分子は
前記微細な凹凸に沿って配向する。

【００１５】前記配向処理用ローラは、ローラ本体の外
周面を鏡面処理した後、鏡面処理した外表面にローラ本
体を回転させながら金属膜を成膜し、当該金属膜表面に
凹凸を形成することによって作成される。金属膜表面へ
の凹凸の形成は、前記金属膜表面と、前記ローラ本体と
は異なるローラ本体の外表面に植毛布を貼り合せて形成
される微細な凹凸状の表面を有するローラの前記表面と
を当接し、前記ローラ本体とローラとを互いに逆方向に
回転させることによって行われる。これによって、ロー
ラ表面の凹凸が金属膜表面に転写される。

【００１６】このようにして配向処理用ローラを作成す
ることは、従来技術であるフォトリソグラフィ技術およ
びレーザカッティング技術などを用いて作成することと
比較して製造工程が簡単であり、容易に作成することが
できる。また、機械的な加工やレーザ光照射による加工
と比較して細かな凹凸を形成することができる。このた
め、液晶分子をより均一に配向させることができる。

【００１７】また本発明に従えば、配向処理装置は、前
記配向処理用ローラ、搬送ローラ、駆動手段、加熱手段
および電圧印加手段を備える。

【００１８】また本発明に従えば、前記配向処理用ロー
ラを用いて以下のようにして配向処理が施され、この配
向処理は、たとえば前記配向処理装置を用いて実施され
る。

【００１９】配向処理されるべき基板は搬送ローラ上に
載置される。所定の配向処理位置では、配向処理用ロー
ラと搬送ローラとによって前記基板が挟持される。基板
の挟持は、配向処理用ローラと搬送ローラとの間隔を基
板の厚みよりも小さくすることによって実現され、たと
えば前記２つのローラの間隔を常に基板の厚みよりも小
さく設定しておいてもよいし、あるいは２つのローラの
うちの少なくともいずれか一方が移動することによって
実現してもよい。このとき、前記加熱手段によって、配
向処理用ローラが加熱され、これによって前記配向処理
用ローラと接する基板が、特にその表面が加熱される。
基板表面には、樹脂膜などが形成されており、加熱する
ことによって樹脂膜が軟らかくなる。柔軟な樹脂膜に配
向処理用ローラ表面の微細な凹凸を押し付けることによ
って、樹脂膜表面には前記微細な凹凸が転写される。

【００２０】このように微細な凹凸状の表面を有する配
向処理用ローラを用いることによって、複数の基板を連
続して処理することができる。また、配向処理方向が異
なる場合は搬送される基板に対する配向処理用ローラに
形成された凹凸の配列方向を変えることによって配向処
理用方向を変えることができ、たとえば配向処理用ロー
ラの配置角度を調整することによって簡単に実現するこ
とができる。このような配向処理方法は、グレーティン
グ法と称されるものであり、ラビング法と比較して、処
理すべき基板表面を汚染することなく、また静電気が帯
電することもない。

【００２１】また、配向処理用ローラの金属膜を一方電
極とし、搬送ローラ側には他方電極が配置され、一方お
よび他方電極間に直流電圧が印加される。このように電
圧を印加することによって、極性を有する樹脂膜の側鎖
が電圧印加方向に配列する。これによって、液晶分子の
チルト角の均一性が向上する。したがって、液晶分子自
身の配向方向が揃うとともに、チルト角も揃うこととな
り、液晶分子の配向性が著しく向上する。

【００２２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である配向処理装
置１１の概略的構成を示す斜視図であり、図２はその断
面図である。配向処理装置１１は、配向処理用ローラ１
２、搬送ローラ１３、駆動装置１４、加熱装置１５、電
極１６および電源１７を備える。配向処理用ローラ１２
は、後述するようにして作成され、ローラ本体１９と、
当該ローラ本体１９の外周面を覆い、微細な凹凸状の表
面を有する金属膜２０とを含んで構成される。配向処理
用ローラ１２の直径は、たとえば３０ｍｍ〜３００ｍｍ
の範囲に選ばれる。搬送ローラ１３は、たとえば互いの
回転軸が平行となるようにして複数個設けられ、複数の
搬送ローラ１３によって処理基板１８が矢符２４で示さ
れる搬送方向に搬送される。駆動装置１４は、前記複数
の搬送ローラ１３を駆動する。このとき、前記配向処理
用ローラ１２は、前記搬送方向２４に沿った回転方向２
５に回転する。なお、搬送ローラ１３を駆動する代わり
に、前記配向処理用ローラ１２を駆動することも本発明
の範囲に属するものである。また、配向処理用ローラ１
２および搬送ローラ１３の両方を駆動することも本発明
の範囲に属するものである。加熱装置１５は、前記ロー
ラ本体１９内部に配置され、配向処理用ローラ１２を加
熱する。

【００２３】また本実施例の配向処理装置１１では、配
向処理用ローラ１２の金属膜２０を一方電極とし、所定
の配向処理位置の搬送ローラ１３側に対向電極１６を配
置して、金属膜２０と電極１６との間に電源１７から直
流電圧が印加される。本実施例では電極１６として導電
性を有するローラを、当該ローラの回転軸と複数の搬送
ローラ１３の回転軸とが互いに平行となるようにして配
置している。また、搬送ローラ１３および電極１６の回
転軸は、配向処理用ローラ１２の回転軸、すなわち矢符
２７で表される方向と平行に配置される。さらに、搬送
ローラ１３および電極１６と、配向処理用ローラ１２と
の間隔は、処理基板１８の厚さよりも小さくなるように
して配置され、搬送される処理基板１８は、搬送ローラ
１３および電極１６と、配向処理用ローラ１２とによっ
て所定の圧力で挟持される。

【００２４】なお、本実施例の場合、処理基板１８は電
極１６と配向処理用ローラ１２とによって挟持される。
また、処理基板１８が挟持されたときにのみ電極１６と
配向処理用ローラ１２との間隔が処理基板１８の厚さよ
りも小さくなるよう、電極１６または配向処理用ローラ
１２を移動する例も本発明の範囲に属するものである。

【００２５】続いて、このような配向処理装置１１を用
いた配向処理方法について説明する。まず、配向処理が
施される処理基板１８が準備される。処理基板１８は、
たとえば透光性基板２１、透明電極２２および樹脂膜２
３を含んで構成される。本実施例では、液晶表示装置を
作成することを前提として、透光性基板２１として厚さ
が０．５ｍｍの耐熱性に優れるアクリル樹脂性の基板を
用い、当該透光性基板２１上にＩＴＯ（インジウム錫酸
化物）膜を所定の形状にパターン形成して透明電極２２
とし、透光性基板２１上に前記透明電極２２を覆って厚
さ０．１μｍのポリエーテルアミド樹脂を塗布し、１５
０℃で焼成して、樹脂膜２３とした。このような処理基
板１８は、搬送ローラ１３上に載置されて搬送される。
搬送速度は、たとえば１０ｍｍ／秒に選ばれる。

【００２６】図３は、配向処理用ローラ１２と処理基板
１８とを拡大して示す断面図である。また、図４は、配
向膜２６の表面２６ａの分子の状態を示す斜視図であ
り、図５は拡大して示す断面図である。

【００２７】所定の配向処理位置に配置される配向処理
用ローラ１２は、加熱装置１５によって加熱される。加
熱装置１５としては、たとえば８００Ｗの電熱線が用い
られる。配向処理位置に搬送された処理基板１８の樹脂
膜２３表面と、配向処理用ローラ１２の表面とが当接
し、前述したように配向処理用ローラ１２を加熱するこ
とによって、樹脂膜２３が加熱される。加熱装置１５か
らの加熱は、樹脂膜２３の表面の温度が樹脂膜２３のガ
ラス転移点以上となるように選ばれ、本実施例では１５
０℃±１０℃となるように加熱した。なお、加熱温度は
透光性基板２１のガラス転移点以下に選ばれる。このよ
うに、樹脂膜２３を加熱しながら、処理基板１８を電極
１６と配向処理用ローラ１２とによって挟持することに
よって、配向処理用ローラ１２の表面の微細な凹凸が樹
脂膜２３に転写される。樹脂膜２３はその表面が樹脂膜
２３として用いた樹脂材料のガラス転移点以上に加熱さ
れており、したがって軟らかくなっているので、前記微
細な凹凸を充分に転写することができる。配向処理用ロ
ーラ１２の凹凸が転写された樹脂膜２３は、図３に示さ
れるように配向膜２６となる。

【００２８】またこのとき、配向処理用ローラ１２の金
属膜２０が正極とされ、電極１６が負極とされて、電源
１７から１０００Ｖの直流電圧が印加される。このため
電界によって樹脂膜２３の側鎖が電界方向、すなわち透
光性基板２１の表面に対して垂直な方向に配列する。し
たがって、たとえば、図４および図５に示されるよう
に、配向膜表面２６ａにおいて、符号４１で示されるカ
ルボニル基、および符号４２で示されるアミノ基が配向
した配向膜２６が得られる。配向処理用ローラ１２の金
属膜２０が正極であることから、カルボニル基４１は配
向処理用ローラ１２側に配向し、アミノ基４２は電極１
６側に配向する。カルボニル基４１およびアミノ基４２
の配向は、上述したように樹脂膜２３が加熱されている
ことから、高分子鎖の自由度が増してより配向しやすく
なる。なお、印加電圧は、表１に示されるように、各印
加電圧時の作成した配向膜のチルト角を測定することに
よって、前述した１０００Ｖに設定した。

【００２９】

【表１】

【００３０】なお、配向処理方向を異ならせる場合に
は、処理基板１８の搬送方向２４と配向処理用ローラ１
２の回転軸方向２７との成す角θを選ぶことによって調
整することができ、図１および図２に示す例は、角θ＝
９０°としたときのものである。たとえば、ＳＴＮ型液
晶表示装置を作成するための配向処理時には、図６に示
されるように角θ＝４５°に選ばれる。

【００３１】本実施例によれば、微細な凹凸状の表面を
有する配向処理用ローラ１２を用いることによって、複
数の処理基板１８を連続して処理することができる。ま
た本実施例の配向処理方法はグレーティング法と称され
るものであり、ラビング法と比較して処理基板１８の表
面を埃やごみなどによって汚染することなく、また静電
気を帯電させることなく処理を行うことができる。

【００３２】次に、前記配向処理用ローラ１２の製造方
法について説明する。図７は、配向処理用ローラ１２の
製造方法を説明するための工程図であり、図８はローラ
本体１９を示す断面図であり、図９は金属膜２０ａを成
膜する方法を説明するための図であり、図１０は金属膜
２０ａの表面に微細な凹凸を形成する方法を説明するた
めの断面図であり、図１１はローラ３６を拡大して示す
断面図である。

【００３３】まず、工程ａ１では、図８に示されるよう
なローラ本体１９が準備される。本実施例では、ローラ
本体１９として直径が１５０ｍｍ、内径が１００ｍｍの
ガラス製の円筒を用いた。直径は、１０ｍｍ〜３００ｍ
ｍの範囲に選ばれ、内径は５ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲に
選ばれる。

【００３４】工程ａ２では、前記ローラ本体１９の外周
面が鏡面処理される。鏡面処理としては、たとえば表面
を研磨する方法、表面に皮膜を設ける方法、および表面
に水ガラスを塗布する方法のうちのいずれか１つ、また
は２以上の方法が選ばれ、本実施例では表面研磨を行っ
た。このようにローラ本体１９の外周面を鏡面処理する
ことによって、ローラ本体１９として用いたガラス製の
円筒の外周面にはじめから存在する凹凸の影響を低減す
ることができる。

【００３５】工程ａ３では、金属膜２０ａが成膜され
る。金属膜２０ａとしては、たとえばニッケル、タンタ
ル、クロム、白金および金のうちのいずれか１つ、ある
いはこれらの金属の中から選ばれる２以上の金属から成
る合金が選ばれる。特に、ニッケル、タンタル、クロム
は、配向膜として用いられる樹脂との密着性が低く、ま
たこれらの酸化膜は劣化しにくく、強度が強いことから
好適に用いられ、特に好ましくはニッケルが用いられ
る。また、成膜は、たとえばスパッタリング法、ＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition）法、蒸着法およびイオ
ンプレーティング法などのドライ成膜法、または無電界
メッキ法および電気鋳造法などのウエット成膜法のうち
のいずれか１つ、あるいはこれらの方法の中から選ばれ
る２以上の方法が用いられる。本実施例では、ニッケル
膜をスパッタリング法で成膜した。

【００３６】具体的には、図９に示されるように鏡面処
理が施されたローラ本体１９を、真空チャンバ３１内に
配置する。真空チャンバ３１内の圧力は、排気ポンプ３
２およびガス供給源３３によって調整されている。真空
チャンバ３１内にはガス供給源３３からアルゴンガスが
供給されている。真空チャンバ３１内の圧力は、０．１
Ｐａ〜０．５Ｐａの範囲に、たとえば０．５Ｐａに選ば
れる。また、真空チャンバ３１内は加熱されており、た
とえばローラ本体１９が１５０℃となるように加熱され
ている。真空チャンバ３１内にはローラ本体１９の他
に、ニッケルから成るターゲット３４が配置される。当
該ターゲット３４を、１００Ｗの投入電力でアルゴンガ
スをグロー放電させることによって得られたアルゴンプ
ラズマでスパッタリングして、ローラ本体１９の外周面
に付着させる。前記投入電力は、４０Ｗ〜２００Ｗの範
囲に選ばれる。たとえば、ニッケルを２００ｎｍの厚さ
となるように付着させる。このとき、ローラ本体１９の
外周面に、均一にニッケルが付着するように、ローラ本
体１９を、たとえば矢符３５の方向に１０ｒｐｍの回転
速度で回転させる。なお、ニッケル膜の厚さは１００ｎ
ｍ〜４００ｎｍの範囲に選ばれる。

【００３７】工程ａ４では、成膜された金属膜２０ａの
表面に凹凸が形成される。図１０に示されるように、ロ
ーラ本体１９の外周面に成膜された金属膜２０ａと、ロ
ーラ３６とが互いの表面が接するようにして配置され、
ローラ本体１９とローラ３６とを互いに逆方向３７，３
８にそれぞれ回転させる。

【００３８】図１１に示されるように、ローラ３６は、
ローラ本体３９の外表面に植毛布４０を貼合わせて形成
される。植毛布４０は、たとえば長さが１ｍｍのＰＥＴ
（ポリエチレンテレフタレート）繊維（帝人社製眼鏡清
掃用繊維）を１０万本／ｍｍ²の密度で植毛したもので
実現される。このような、ローラ３６とローラ本体１９
とを、たとえば５０００ｒｐｍの回転速度で前記方向３
７，３８に回転させることによって、金属膜２０ａの表
面に凹凸が形成される。回転速度は、５００ｒｐｍ〜８
０００ｒｐｍの範囲に選ばれる。したがって、微細な凹
凸状の表面を有する金属膜２０が得られる。このように
して、配向処理用ローラ１２が作成される。

【００３９】なお、前記植毛布４０として用いられる繊
維としては、前記ＰＥＴ繊維の他に、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエス
テル繊維、ナイロン、ケブラなどのポリアミド繊維、ボ
ロン繊維またはカーボン繊維など、単繊維が用いられ
る。上述した帝人社製眼鏡清掃用繊維は、断面形状が三
角形であり、凹凸を形成しやすい構造となっていること
から、好適に用いられる。前記植毛布４０の長さは０．
５ｍｍ〜２ｍｍの範囲に選ばれる。長すぎると凹凸を形
成しにくく、短すぎると植毛が困難となる。

【００４０】図１２〜図１４は、表面粗さを示すグラフ
である。図１２は鏡面処理が施されたローラ本体１９の
外周面に成膜された金属膜２０ａの表面を示し、図１３
は上述したようにして形成した金属膜２０の表面を示
し、図１４は前記金属膜２０を有する配向処理用ローラ
１２を用いて配向処理された配向膜２６の表面を示して
いる。これらの結果は、原子間力顕微鏡ＡＦＭ（Topome
trix．corp．製）を用いて測定され、図１２および図１
３については金属膜２０ａ，２０が形成されたローラの
円周方向とは直交する方向、すなわちローラの回転軸に
平行な方向の測定結果を示している。

【００４１】金属膜２０ａの表面は凹凸のレベルが非常
に小さく、上述したようにして形成した金属膜２０の表
面では、前記金属膜２０ａの表面と比較すると凹凸のレ
ベルが大きくなっていることが判る。また、このような
金属膜２０を有する配向処理用ローラ１２を用いて配向
処理された配向膜２６の表面にも凹凸が形成されている
ことが判る。

【００４２】また、前記配向処理用ローラ１２の他の製
造方法について説明する。工程ａ１では、ローラ本体１
９として、たとえば直径が１５０ｍｍ、内径が１００ｍ
ｍのステンレス製の円筒が準備される。ステンレス製の
ローラ本体１９を用いることによって強度が向上する。
工程ａ２では、鏡面処理として、表面を研磨する方法
と、さらに皮膜で覆う方法とが選ばれる。まず、表面研
磨を行った後、たとえばハードコート剤（東燃化学社
製、商品名ポリシラザン）を塗布し、２５０℃で焼成す
ることによって、厚み０．５μｍの皮膜を形成した。皮
膜を設けることによって、表面硬度がさらに向上する。

【００４３】工程ａ３では、前述したのと同様にして前
記皮膜上に金属膜２０ａが成膜される。工程ａ４では、
前述したのと同様にして凹凸が形成される。このように
して作成した場合においても、図１２〜図１４に示され
るような凹凸が形成されることが確認された。

【００４４】図１５は、上述したような配向処理が施さ
れた配向膜５３，５６を用いたＳＴＮ型の液晶表示装置
６２の構成の一例を示す断面図である。液晶表示装置６
２は、一対の基板部材５７，５８間に液晶層６１を介在
して構成される。一対の基板部材５７，５８はともに透
光性基板５１，５４、透明電極５２，５５および配向膜
５３，５６をそれぞれ有し、ともに前記処理基板１８と
同様にして構成される。このような、一対の基板部材５
７，５８は、互いの配向膜５３，５６が対向するように
して、かつスペーサ６０によって所定の間隔をあけて配
置される。また、前記透明電極５２，５５は帯状に形成
されて、互いの透明電極５２，５５が直交するように基
板部材５７，５８が配置される。さらに液晶注入用の注
入孔をあけて接着剤５９によって接着された後、前記注
入孔から液晶材料が注入されて、液晶層６１が形成され
る。

【００４５】このような液晶表示装置６２は、従来技術
の配向処理方法を採用して作成した液晶表示装置と比較
して、液晶分子の配向規制力が強く、配向膜表面に近接
する液晶分子の配向のみならず、配向膜表面から比較的
離れた液晶分子の配向も規制することができる。また、
配向膜５３，５６の極性基（カルボニル基、アミノ基）
の配向に沿って液晶分子の極性基が配向し、たとえば電
気陰性度の大きいカルボニル基（δ−）が表面にある場
合、液晶分子の電子供与性（δ＋）を有する極性基（た
とえばＣ≡Ｎ）が前記カルボニル基に沿って配向する。
したがって、チルト角が均一となり、電圧印加時におい
てチルト角が不均一なことによって生じる表示不良の発
生がなくなる。

【００４６】図１６は、配向膜材料として用いられる膜
材料の構造式を示す図であり、図１７は、前記構造式中
のＲ１，Ｒ２として用いられる置換基を示す図である。
配向膜材料としては、熱可塑性樹脂が選ばれ、特に図１
６に示されるように、前述したチルト角制御のためにカ
ルボニル基とアミノ基を有する材料が選ばれる。Ｒ１，
Ｒ２としては、図１７に示す置換基の組合わせから、そ
れぞれ選ばれる。本実施例では、ポリエーテルアミド樹
脂を用いたことから、Ｒ１，Ｒ２として、以下の置換基
を選んだ。

【００４７】

【化１】

【００４８】図１８は、金属膜２０ａの表面に凹凸を形
成する他の方法を説明する斜視図である。前述した例で
は、金属膜２０ａが成膜されたローラ本体１９の回転軸
方向と、ローラ３６の回転軸方向とを互いに平行となる
ようにしたけれども、他の方法では、ローラ本体１９の
回転軸方向４３とローラ３６の回転軸方向４４とが角φ
を成すようにして互いに回転方向３７，３８に回転させ
る。角φ＝０°のときには、前述したように金属膜２０
ａの表面にローラ本体１９の円周方向に沿った凹凸が形
成される。角φ≠０°のときには図１８に示されるよう
に、たとえば、斜め方向に凹凸が形成される。

【００４９】なお、配向膜材料として、熱可塑性樹脂を
選んだ場合、透光性基板２１としてガラス以外に、本実
施例のように耐熱性の高いアクリル系樹脂から成る基板
を用いることも可能であり、その他にエポキシ系樹脂、
ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォンおよびポリ
アリレートなどの高分子材料から成る基板を用いること
も可能である。

【００５０】続いて、比較例１，２について説明する。
比較例１は、前述したようなグレーティング法による配
向処理に代わって、従来のラビング法によって配向処理
を行うものである。このような配向処理を行った配向膜
を用いて作成したＳＴＮ型液晶表示装置は、配向膜表面
に付着した埃、ごみなどによって液晶分子の配向不良が
生じる。また、帯電した静電気によって液晶分子の配向
不良が生じる。したがって、表示品位が著しく低下す
る。

【００５１】比較例２は、従来のグレーティング法によ
る配向処理を行ったものである。すなわち、フォトリソ
グラフィ法によって形成された０．５μｍピッチ、かつ
５０ｎｍの高低差の凹凸の表面に、ニッケル膜をコーテ
ィングした平板状のスタンパを用いるものである。この
ようなスタンパを用いて配向処理を行った配向膜を用い
て作成したＳＴＮ型液晶表示装置は、ラビング時におけ
る埃、ごみなどによる悪影響はないけれども、配向規制
力が低いことにより表示特性の低下が生じる。

【００５２】本実施例の配向膜５３，５６に形成される
凹凸の単位面積あたりの本数は、図１４に示される結果
から４０００００本／ｍｍ² となり、比較例２の配向膜
に形成される凹凸の単位面積あたりの本数は２０００本
／ｍｍ² となる。また、本実施例に基づく液晶表示装置
６２の方が配向規制力が強く、より明るいことが確認さ
れた。ヘイズ値としては、本実施例の液晶表示装置は
０．５％であり、比較例２の液晶表示装置は１．２％で
あった。なお、ヘイズ値が大きいほど光の透過率が低い
ことを表す。

【００５３】本実施例のような配向処理用ローラの作成
方法は、ローラ本体１９の外周面に凹凸状の表面を有す
る膜を貼合わせる方法と比較すると、前記膜の貼合わせ
によるつなぎ目が形成されることはない。つなぎ目があ
る場合、当該つなぎ目が配向膜上に配置されないように
ローラ本体１９の大きさを調整しなければならない。ま
たあるいはグレーティング時の位置合わせを行わなけれ
ばならない。しかしながら本実施例によれば、上記つな
ぎ目は生じず、容易に配向処理を行うことができる。

【００５４】また、本実施例では、ローラ本体として比
較的硬度の高いガラスまたはステンレスを用いたけれど
も、たとえば従来の平板状のスタンパの凹凸を高分子樹
脂などから成るローラに転写し、当該高分子樹脂製ロー
ラを用いてグレーティングを行う場合と比較すると、配
向膜表面に形成される凹凸は明瞭なものとなる。したが
って、配向規制力の高い配向膜を形成することができ
る。

【００５５】なお、当然のことであるが、配向処理用ロ
ーラ１２の凹凸の高低差は、配向膜５３，５６の厚さよ
りも小さく選ばれる。

【００５６】また本実施例では、ＳＴＮ型液晶表示装置
用の配向膜の例について説明したけれども、たとえば特
開平２−１０３２２号公報には、剪断応力によって強誘
電性液晶の分子全体の配向を制御する方法が、特開平５
−２８９０８０号公報には電界による強誘電性液晶の側
鎖の配向を制御する方法が、特開平５−１３４２３３号
公報には電界または磁界によって高分子液晶の配向を制
御する方法が、および特開平５−８０３４０号公報には
ＬＢ（ラングミュアブロジェット）膜を用いて電界また
は磁界によって液晶の配向を制御する方法がそれぞれ開
示されており、本発明によっても強誘電性液晶、高分子
液晶など他の液晶分子の配向を制御することも可能であ
ると考察される。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、配向処理
用ローラ表面の微細な凹凸を比較的容易に形成すること
ができる。また、このような配向処理用ローラを用い、
配向処理すべき基板表面の樹脂膜を加熱しながら前記配
向処理用ローラ表面の凹凸を樹脂膜に転写することによ
って、配向処理が施される。加熱によって樹脂膜が軟ら
かくなるので、前記凹凸を明瞭に転写することができ
る。また好ましくは、配向処理されるべき基板は電界内
に配置される。これによって、樹脂膜の側鎖が電界方向
に配向する。

【００５８】このようにして配向処理された配向膜表面
に接する液晶分子は、より均一に配向し、さらに液晶分
子のチルト角も均一になる。したがって、このような配
向膜を用いた液晶表示装置においては、表示特性が著し
く向上する。

【００５９】また本発明の配向処理方法によれば、配向
処理すべき基板が複数枚であっても、前記基板を連続し
て処理することができる。また、配向処理方向の調整も
搬送される基板に対する配向処理用ローラに形成された
凹凸の配列方向を変えることによって容易に調整するこ
とができる。さらに、ラビング法と比較すると、処理す
べき基板表面を汚染することなく、また静電気を帯電さ
せることなく配向処理を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である配向処理装置１１の概
略的構成を示す斜視図である。

【図２】前記配向処理装置１１の断面図である。

【図３】配向処理用ローラ１２と処理基板１８とを拡大
して示す断面図である。

【図４】配向膜２６の表面２６ａの分子の状態を示す斜
視図である。

【図５】前記配向膜表面２６ａの分子の状態を拡大して
示す断面図である。

【図６】処理基板１８の搬送方向２４と配向処理用ロー
ラ１２の回転軸方向２７との成す角θを示す平面図であ
る。

【図７】前記配向処理用ローラ１２の製造方法を説明す
るための工程図である。

【図８】ローラ本体１９を示す断面図である。

【図９】金属膜２０ａを成膜する方法を説明するための
図である。

【図１０】金属膜２０ａの表面に微細な凹凸を形成する
方法を説明するための断面図である。

【図１１】前記微細な凹凸を形成するために用いられる
ローラ３６を拡大して示す断面図である。

【図１２】金属膜２０ａの表面の表面粗さを示すグラフ
である。

【図１３】微細な凹凸を有する金属膜２０の表面の表面
粗さを示すグラフである。

【図１４】前記金膜属２０を有する配向処理用ローラ１
２を用いて配向処理された配向膜２６の表面の表面粗さ
を示すグラフである。

【図１５】液晶表示装置６２の構成の一例を示す断面図
である。

【図１６】配向膜材料として用いられる膜材料の構造式
を示す図である。

【図１７】前記構造式中のＲ１，Ｒ２として用いられる
置換基を示す図である。

【図１８】金属膜２０ａの表面に凹凸を形成する他の方
法を示す斜視図である。

【図１９】凹凸状の表面２が湾曲したスタンパ１を用い
た従来の配向処理方法を説明するための図である。

【図２０】前記スタンパ１の動作を段階的に示す側面図
である。

【符号の説明】

１１配向処理装置１２配向処理用ローラ１３搬送ローラ１４駆動装置１５加熱装置１６電極１７電源１８処理基板１９ローラ本体２０，２０ａ金属膜２１，５１，５４透光性基板２２，５２，５５透明電極２３樹脂膜２４搬送方向２６，５３，５６配向膜６１液晶層６２液晶表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ローラ本体と、前記ローラ本体の外周面
を覆い、微細な凹凸状の表面を有する金属膜とから成る
配向処理用ローラと、配向処理すべき基板を前記配向処理用ローラとの間で挟
持する搬送ローラと、前記配向処理用ローラおよび搬送ローラのうちの少なく
ともいずれか一方のローラを駆動する駆動手段と、前記ローラ本体内部に配置される加熱手段と、前記配向処理用ローラの金属膜を一方電極とし、当該一
方電極と前記搬送ローラ側に配置される他方電極との間
に直流電圧を印加する電圧印加手段とを備えることを特
徴とする配向処理装置。
【請求項２】ローラ本体の外周面を鏡面処理する工程
と、前記ローラ本体を回転させながら、鏡面処理された前記
ローラ本体の外周面に金属膜を成膜する工程と、前記金属膜表面と、前記ローラ本体とは異なるローラ本
体の外表面に植毛布を貼り合せて形成される微細な凹凸
状の表面を有するローラの前記表面とを当接して、前記
ローラ本体とローラとを互いに逆方向に回転させて、金
属膜表面に微細な凹凸を形成する工程とを含むことを特
徴とする配向処理用ローラの製造方法。
【請求項３】ローラ本体と、前記ローラ本体の外周面
を覆い、微細な凹凸状の表面を有する金属膜とを含む配
向処理用ローラを準備し、配向処理されるべき基板を搬送ローラ上に載置し、前記配向処理されるべき基板を加熱し、かつ配向処理用
ローラの金属膜を一方電極とし、搬送ローラ側に他方電
極を配置して、一方および他方電極間に直流電圧を印加
しながら、前記基板を搬送ローラと前記配向処理用ロー
ラとの間に挟持することによって、前記基板表面に配向
処理用ローラ表面の凹凸を転写することを特徴とする配
向処理用ローラを用いた配向処理方法。