JPH05107543A - 液晶配向層形成方法および前記方法に使用する加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示素子用電極板上の液晶と接触する薄
膜表面に適切なラビング押圧によりラビング材を転接さ
せ、液晶配向層を形成する。 【構成】 前記ラビング材の転接の際、ラビング材の転
接時に発生する静電気量をラビング処理条件設定の指標
として、ラビング処理を行なう液晶配向層形成方法およ
び前記方法に使用する加工装置であって、ラビング材の
静電気量を測定する静電気測定器を備えた前記加工装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子用の配向
膜として有用な電極を有する基板上の薄膜の液晶配向層
形成方法および前記方法に使用する加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示素子は、図３に示すよ
うに、ガラスなどからなる上基板７および下基板８が所
定の間隔を持つように平行に配置され、その周辺部が樹
脂などのシール材９で封着され、これらによって形成さ
れる内部空間に液晶10が封入されている。前記上基板
７、下基板８の内面上には、それぞれ透明導電膜からな
る所定のパターンを有する上電極11、下電極12が形成さ
れ、さらに液晶と接する面には、液晶を一定方向に配向
させるための配向層を有する配向膜13、14が形成されて
いる。このような配向膜13、14は、上電極11、下電極12
を有する基板上に形成されたポリイミド、ポリアミドな
どからなる薄膜の表面を布などで一定方向にこする、い
わゆるラビング処理を行なうことにより形成されてい
る。

【０００３】現在最も多く用いられているツイスティッ
ドネマティック型（以下、ＴＮ型という）液晶表示素子
のばあいには、上基板７上に形成された配向膜13により
液晶が配向する方向と、下基板８上に形成された配向膜
14により液晶が配向する方向がそれぞれ互いに直行する
ように配置されている。また、上基板７、下基板８の外
側には、それぞれ上偏光板15、下偏光板16が互いに直行
または平行になるように配置されている。

【０００４】液晶表示素子の動作原理は、液晶の初期の
配向状態と、電圧をかけた状態での液晶の配向状態の差
を利用したものであり、液晶を均一に配向させることは
液晶表示素子の表示性能に大きく関わる。このため、前
記薄膜のラビング処理は液晶表示素子の製造において非
常に重要な工程である。

【０００５】実際の工程においてラビング処理を行なう
方法としては、たとえば図４に示すように、ロール１の
外周にラビング布２を巻き付けたラビングローラー３を
回転させ、該ラビングローラーの下を薄膜を表面に有す
る被ラビング基板４を載せたステージ５を移動させる方
法があげられ、前記方法におけるラビング処理条件とし
ては、ラビング布の種類、ステージ移動速度、ラビング
ローラーの回転数、ラビングローラーから被ラビング基
板にかかる圧力（ラビング押圧）、被ラビング基板進行
方向とラビングローラーとの角度などがあり、前記条件
によって前記薄膜の液晶配向制御能力が決められる。こ
れらのうちラビング押圧は重要な要因である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
適当なラビング押圧の設定方法がなく、ラビング押圧不
足による液晶配向層不良や、ラビング押圧超過による配
向膜の損傷などを生じることが多かった。ラビング押圧
の指標の一例としては、ラビング処理時の被ラビング基
板の温度を測定する方法（特公昭62-61243号公報）があ
るが、前記方法では、被ラビング基板温度をラビング処
理最中に同時に測定することができないため、ラビング
処理から温度測定までの間に被ラビング基板からの熱が
外気やステージに逃げることにより誤差を生じるという
問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の問
題点を解決するために鋭意検討した結果、ラビング処理
時のラビング布の静電気量が、ラビング布の毛先と被ラ
ビング基板との接触状態に密接な関係があることを見出
し、前記関係を利用することにより適正なラビング押圧
の設定を行なうことができ、ラビング処理条件を一定化
できることを見出し、本発明に到達したものである。

【０００８】すなわち本発明は、電極板上の液晶と接触
する薄膜表面にラビング材を転接させて液晶配向層を形
成する際、ラビング材の転接時に発生する静電気量をラ
ビング処理条件設定の指標としてラビング材の転接を行
なうことを特徴とする液晶配向層形成方法および電極を
有する基板上の液晶と接触する薄膜表面にラビング材を
転接させて液晶配向層を形成する加工装置であって、ラ
ビング材の静電気量を測定する静電気測定器を備えたこ
とを特徴とする前記加工装置に関する。

【０００９】

【作用】本発明の液晶配向層形成方法において、ラビン
グ材を前記薄膜表面に転接する際、ラビング材であるラ
ビング布の毛先と、被ラビング基板上の薄膜との接触に
より静電気が発生する。このラビング布上に発生した静
電気を静電気測定装置によりモニターすることにより、
ラビング布と被ラビング基板と接触しているかどうかを
判定でき、ラビング布と被ラビング基板が接触を開始す
る点を検出することができる。したがって、たとえばこ
の点をラビング処理条件設定の指標（基準点）としてラ
ビングローラーを上下させた高さ（ラビング布押し込み
量）をラビング押圧の設定に使うことができる。

【００１０】

【実施例】本発明の液晶配向層形成方法で用いられる液
晶表示素子用電極板上の液晶と接触する薄膜は、厚さが
100 〜1500Åの絶縁膜で、不純物が少ないこと、透明で
あることなどが要求される。

【００１１】前記薄膜の材質としては、たとえばポリア
ミド、ポリイミド、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、
シアノアクリレートなどがあげられる。

【００１２】本発明において、前記薄膜の表面に液晶配
向層を形成するための部材は、従来から使用されている
ものを用いることができるが、その具体例としては、た
とえば図１に示すようにロール１の外周にラビング材で
あるラビング布２を巻き付けたラビングローラー３があ
げられる。

【００１３】液晶配向層形成に影響を及ぼすラビング布
２としては、薄膜表面に液晶配向層を形成する能力の高
さの点から、たとえばアクリル製の布があげられる。

【００１４】前記ラビング材による前記薄膜への転接
は、たとえば図１に示すように前記ラビングローラー３
を回転させ、該ラビングローラー３の下を前記薄膜を表
面に有する被ラビング基板４を載せたステージ５を移動
させる方法によって行なう。

【００１５】この際、ステージ移動速度としては５〜20
mm/sec、ラビングローラーの回転数としては100〜1000r
pm、被ラビング基板の進行方向としては図１において左
から右であり、被ラビング基板４とラビングローラー３
の角度としては、液晶表示素子の種類、用途により異な
るが、たとえばＴＮ型液晶表示素子では45°がそれぞれ
好ましい。

【００１６】本発明では、前記ラビング材の薄膜への転
接において、重要な要因であるラビング押圧についての
条件をラビング材の転接時に発生する静電気量を測定し
て、それをラビング押圧設定の指標とするものである。

【００１７】すなわち、ラビング材の転接時に発生する
静電気は、原理的にはたとえばラビング材であるラビン
グ布の毛先と被ラビング薄膜との接触によるものであ
り、ラビング押圧（ラビング布押し込み量）に対応して
変動するので、静電気量がラビング押圧設定の指標とな
るのである。

【００１８】たとえば、ロールと被ラビング薄膜との間
隔を調整しながらラビング処理を行ない、ラビング布の
静電気量を測定し、ラビング布の毛先と被ラビング薄膜
との接触開始点を検出してラビング押圧設定の指標（基
準点）とする。つぎに、この指標を利用してラビング押
圧を種々の値に設定して複数の薄膜をラビング処理す
る。つぎにえられた薄膜を使用して、液晶表示素子を組
み立てて液晶の配向状態を調べることによって薄膜の液
晶配向層の評価を行ない、もっとも良好な特性のえられ
るラビング押圧を決定し、このラビング押圧によって実
際のラビング処理を行なえばよい。本発明では、前記基
準点より0.1〜0.2mm下げた高さでまたはその静電気量が
30〜200Ｖでラビング処理するのが好ましい。

【００１９】これまで本発明の液晶配向層形成方法の説
明において、ラビング材としてアクリル製のラビング布
を例にとって説明したが、ラビング布の材質としてはそ
の他レーヨン、綿などがある。

【００２０】また、前記ラビング処理を行なう際、実際
にラビング材の静電気量を測定しながら、ラビング処理
することもできる。

【００２１】このばあい、基板の厚さの違いにより生じ
るラビング処理強度の強弱を知ることができる。

【００２２】本発明の方法によりえられた液晶配向層を
有する電極板は、たとえば時計、電卓、ＯＡ機器、ＴＶ
などの液晶表示素子として使用することができる。

【００２３】本発明の電極板上の液晶と接触する薄膜表
面にラビング材を転接させて液晶配向層を形成する加工
装置であって、該ラビング材の静電気量を測定する静電
気測定器を備えた前記加工装置は、本発明の液晶配向層
形成方法を実施するために使用することのできる装置で
ある。

【００２４】その構成は、たとえば図１に示すようなロ
ール１の外周にラビング布２を巻き付けたラビングロー
ラー３および薄膜を表面に有する被ラビング基板４を載
せるステージ５を有する装置および前記装置にさらに静
電気量を測定する静電気測定器６を加えたものである。

【００２５】前記ラビングローラーおよび被ラビング基
板４を載せるステージ５を有する装置は、従来から使用
されている装置を用いることができる。

【００２６】静電気測定器の具体例としては、たとえば
トレック社製のモデル３４４、ヒューグル社製のモデル
２０３などがあげられる。

【００２７】前記加工装置によるラビング処理法につい
ては、本発明の液晶配向層形成方法において記載したと
おりであるが、静電気測定器を備えているため、ラビン
グ材の静電気量をいつでも測定することができ、適切な
ラビング押圧を設定してラビング処理できる。

【００２８】［実施例１］図１に示すように、電極を有
する基板表面に厚さ700Ａのポリイミド薄膜を形成した
被ラビング基板４をステージ５上に載せ、ロール１とス
テージ５との間隔を調整しながらラビング処理し、ラビ
ング処理最中のラビング布の静電気量を静電気測定器６
（トレック社製モデル３４４）で測定した。

【００２９】用いたアクリル製のラビング布はその厚さ
が1.2mmであった。

【００３０】前記静電気量測定時のステージ移動速度は
５mm/sec、ラビングローラーの回転数は500rpm、被ラビ
ング基板の進行方向は図１において左から右の方向、被
ラビング基板４とラビングローラー３の角度は45°であ
った。

【００３１】結果を図２に示す。図２に示されるよう
に、ロールとステージの間隔が狭くなるにしたがって、
すなわちラビング布の押し込み量が増大するにしたがっ
てラビング布の静電気量が増大した。ここで、ラビング
布の静電気量の増加が始まった時点で、ロールの表面と
ステージの間隔2.45mmの状態が、ラビング布の毛先と被
ラビング基板が接触を開始する点、すなわちラビング布
押し込み量の基準点である。

【００３２】つぎに前記基準点からローラーを0.11mm下
げた状態とし、その他は前記と同様の方法および条件で
被ラビング基板表面にポリイミド薄膜を形成した基板を
ラビング処理し、液晶配向層を形成した。このとき測定
されたラビング布の静電気量である電位の最大値は78Ｖ
であった。ラビング処理の行なわれた薄膜を有する基板
を２等分し、ラビング処理した方向が互いに直行するよ
うに配置してその間に液晶を注入し、２枚の偏光板の間
に置き、液晶の配向状態を調べた結果、基板全体に均一
な配向がえられた。

【００３３】

【発明の効果】従来は、重要なラビング処理条件の一つ
であるラビング押圧を設定するための適当な方法がなか
ったが、本発明の液晶配向層形成方法では、ラビング処
理時にラビング材であるラビング布表面の静電気量を測
定することによりラビング押圧の間接的指標であるラビ
ング布押し込み量の基準点を検出することができ、この
基準点をもとにラビング布押し込み量を調整することに
より、ラビング押圧の設定を正確に行なうことができ
る。

【００３４】また、静電気量測定器を備えた本発明の装
置は、本発明の液晶配向層形成方法を実施する際、簡単
に静電気量を測定することができるので、ラビング押圧
を適切に調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶配向層形成方法に使用する加工装
置を示す断面図である。

【図２】本発明で用いる加工装置のロールとステージの
間隔を変化させたときのラビング布の静電気量の変化を
示す図である。

【図３】代表的なＴＮ型液晶表示素子を示す断面図であ
る。

【図４】従来のラビング処理方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ロール ２ ラビング布 ３ ラビングローラー ４ 被ラビング基板 ５ ステージ ６ 静電気測定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安達 光平 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社材料研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極を有する基板上の液晶と接触する薄
   膜表面にラビング材を転接させて液晶配向層を形成する
   際、ラビング材の転接時に発生する静電気量をラビング
   処理条件設定の指標としてラビング材の転接を行なうこ
   とを特徴とする液晶配向層形成方法。
2. 【請求項２】 ラビング材の静電気量を測定しながらラ
   ビング材の転接を行なうことを特徴とする請求項１記載
   の液晶配向層形成方法。
3. 【請求項３】 電極を有する基板上の液晶と接触する薄
   膜表面にラビング材を転接させて液晶配向層を形成する
   加工装置であって、ラビング材の静電気量を測定する静
   電気測定器を備えたことを特徴とする加工装置。