JPH05142542A - 液晶表示素子のラビング配向処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は画素周辺部位にある信号線近傍の未
配向領域が減少し、画素中央部の配向規制力が強く、液
晶表示素子として高い電圧保持率が確保される配向むら
のない均一な液晶配向が得られるラビング配向処理方法
を提供することを目的とする。 【構成】 配向膜が形成された液晶基板１は、真空チャ
ックテーブル２に保持され矢印Ａ方向に移動し、第１ラ
ビング材５を装着し矢印Ｂ方向に回転している第１回転
ローラ３と第２ラビング材６を装着し矢印Ｃ方向に回転
している第２回転ローラ４により順次摺擦される。これ
らの構成により一方の回転ローラで配向摺擦力の強いラ
ビング処理を行い、他方の回転ローラで配向摺擦力の弱
いラビング処理を行う。更に、ラビング材はコットン、
レーヨン等を使用し、布の毛先の向き目方向を回転ロー
ラの中心軸に対して±１〜９０°の範囲内に傾斜させた
ものを回転ローラに装着した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子の配向膜
に液晶の配向性を付与するラビング配向処理方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】特許請求の範囲第１項についての従来技
術を説明する。この種のラビング配向処理方法として、
特開昭６４−５６４２０号公報に記載のものがある。こ
れは、一度のラビング処理では配向が弱い場合に、回転
ローラを多数並列にしてラビング処理を行うものであ
る。更に、他の技術として特開昭６４−５５５２８号公
報記載のもので、少なくとも２種類の密度の異なるラビ
ング材を用いて順次ラビング処理を行う方法がある。

【０００３】次に、特許請求の範囲第８項についての従
来技術を説明する。この種のラビング配向処理方法とし
て、特開平２−２２６２４号公報に記載のものがある。
これは、基板の移動方向の垂直方向と回転ローラの回転
軸方向が±１〜４５゜の範囲で傾いているラビング処理
装置を用いてラビング処理するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特許請求の範囲第１項
の従来技術でラビング処理された液晶表示素子では、所
定の組立工程を経てツイストネマティック液晶を封入
後、偏光板を平行ニコルに貼り付けて顕微鏡観察する
と、１画素の周辺部位の液晶を駆動するスイッチング素
子を制御する信号線部近傍において光の漏れや抜けの配
向不良が生じる。

【０００５】従来発明では同じラビング材、或いは複数
の密度の異なるラビング材による複数回のラビング配向
処理により画素中央部の配向規制力を更に強め、画素中
央部の配向規制力の波及効果を信号線部近傍へ及ぼし、
配向不良解消を狙ったものと考える。

【０００６】しかし、画素中央部の波及効果が安定して
全画素に渡って及ぼすことは困難である。また、画素中
央部の配向規制力が強くなるほど液晶表示素子の基本特
性である画素電極に蓄積された電荷容量のうち１フィー
ルド間に保持された割合である電圧保持率が低下し、所
定のコントラスト比が得られない問題が生じる。

【０００７】次に、特許請求の範囲第８項の従来技術の
ラビング配向処理方法について説明する。この方法はラ
ビング材を回転ローラに装着した際、そのラビング材の
両端を処理する継ぎ目部が生じる。配向膜を摺擦すると
その継ぎ目部で毛先分かれが起こり、配向強度が継ぎ目
部以外で摺擦した部分と異なる。そのために、回転ロー
ラの回転数と液晶基板の送り速度との相対速度に応じた
等ピッチの直線状の配向むらの問題が生じる。この問題
を対策する目的のものである。

【０００８】この方法では、液晶基板が大型になるほど
長い回転ローラを必要とし、そのため回転ローラ重量も
増大することから工程内の作業性が低下する問題があ
る。

【０００９】本発明はかかる点に鑑み、上記問題点が生
じないラビング配向処理方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】液晶表示素子１画素の周
辺部位の液晶を駆動するスイッチング素子を制御する信
号線部近傍における光の漏れや抜けの配向不良がなく、
高い電圧保持率を得るラビング配向処理を達成するため
に本発明は、基板上に配向膜を形成した後、ラビング材
を巻き付けたローラを回転させながら配向膜の表面を特
定の方向にラビングする配向処理で、ラビング材を巻き
付ける回転ローラを少なくとも２個以上を並列に具備
し、一方の回転ローラで配向摺擦力の強いラビング処理
を行い、他方の回転ローラで配向摺擦力の弱いラビング
処理を行うことを特徴とするラビング配向処理方法。

【００１１】配向摺擦力の弱いラビング処理する押し込
み量を、配向摺擦力の強いラビング処理する押し込み量
と同じかそれよりも大きくして順次ラビング処理する方
法。

【００１２】配向摺擦力の弱いラビング処理するラビン
グ材の布毛の長さを、配向摺擦力の強いラビング処理す
るラビング材の布毛の長さよりも長いものを用いて順次
ラビング処理する方法。

【００１３】少なくとも２種類以上のパイルの材質が異
なるラビング材を用いて順次ラビング処理する方法。

【００１４】配向摺擦力の弱いラビング処理する回転ロ
ーラの回転数を、配向摺擦力の強いラビング処理する回
転ローラの回転数と同じかそれよりも遅くして順次ラビ
ング処理する方法。

【００１５】外径の異なる回転ローラを少なくとも２個
以上並列に具備して、配向摺擦力の弱いラビング処理す
る回転ローラの外径を、配向摺擦力の強いラビング処理
する回転ローラの外径よりも大きく順次ラビング処理す
る方法。

【００１６】液晶基板が突入する側の回転ローラの配向
摺擦力を、抜け側の回転ローラの配向摺擦力よりも強く
して順次ラビング処理する方法。

【００１７】次に、回転ローラの回転数と液晶基板の送
り速度との相対速度に応じた等ピッチの直線状の配向む
らがなく、液晶基板が大型化しても回転ローラの長さは
必要最小限に抑えられる方法として、ラビング材の毛先
の向き目方向を回転ローラの中心軸に対して±１〜９０
゜の範囲に傾けたラビング材によってラビング処理する
方法を用いたものである。

【００１８】

【作用】一般的にラビング処理による配向のメカニズム
は、配向膜表面の幾何学的な形状効果または、配向膜高
分子の延伸による効果に起因すると説明されている。

【００１９】幾何学的な形状効果は、溝が深くなり、溝
間隔が狭くなるほど安定した配向が得られ、配向膜高分
子の延伸による効果は、高い延伸率ほど高いコントラス
トが得られることが報告されている。しかし、どちらの
効果が支配的なのかは、明確にされていない。

【００２０】よって、本発明の摺擦力の強いラビング処
理とは、配向膜表面に間隔が狭く、深い溝を付与する
か、あるいは配向膜高分子の延伸率を高める処理のこと
であり、摺擦力の弱いラビング処理とは、その逆の効果
を付与する処理のことである。

【００２１】これらから、ラビング処理による摺擦力制
御は、ラビング材に係る要素（長さ、太さ、こしの強
さ、材料）とラビング材の押し込み量及び摺擦速度（回
転ローラの回転数、液晶基板の送り速度）で行う。

【００２２】しかしながら、前記電圧保持率は配向性と
は異なり、摺擦力が強いほど小さくなる傾向がある。

【００２３】一方、信号線部近傍の光の漏れや抜けの配
向不良は、次のように考えられる。図３と図４はその配
向状態を示す。図３に示すようにラビング材の布毛が短
く、こしが強いラビング材ほど信号線部８の高さｈの段
差で引っかかり布毛が飛び跳ねるため未配向領域ａ部が
摺擦され難く、摺擦速度と信号線部８の高さｈの関係か
ら未配向領域ａ部の幅が決まる。その反面、図４に示す
ように布毛が長く、こしが弱いラビング材では、信号線
部８の高さｈによる布毛の飛び跳ねがないため未配向領
域ａ部が摺擦され易い。

【００２４】本発明は、これらの特徴を組み合わせた効
果を狙ったものであり、摺擦力の弱いラビング処理と摺
擦力の強いラビング処理を順次行うことで、信号線部近
傍の配向不良がなく、安定した配向と高い電圧保持率が
得られる。その摺擦力の強弱は、先に述べたようなラビ
ング材に係る要素と押し込み量及び摺擦速度を異ならせ
ることで効果が得られる。

【００２５】また、摺擦速度を異ならせるのに回転ロー
ラの回転数の他に、回転ローラの外径を異ならせること
でも同様の効果が得られる。

【００２６】次に、ラビング材の布毛の向き目方向をロ
ーラの中心軸に対して±１〜９０゜の範囲に傾けたラビ
ング材によりラビング処理することで、回転ローラの長
さと重量を最小限に抑えられ、配向むらのない均一な配
向が得られる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例のラビング配向
処理方法について詳細に述べる。図１にその実施例に用
いたラビング装置の構成を示す。

【００２８】図１において、配向膜が形成された液晶基
板１は、真空チャックテーブル２に保持され矢印Ａ方向
に移動し、第１ラビング材５を装着し矢印Ｂ方向に回転
している第１回転ローラ３及び第２ラビング材６を装着
し矢印Ｃ方向に回転している第２回転ローラ４により順
次１回ずつ摺擦される。ラビング配向処理される液晶基
板は、特定の配向角度に応じてラビング方向の設定がで
きるし、回転方向及び基板進行方向も適宜設定できる。

【００２９】以下、第１の実施例の実験評価について詳
細に述べる。第１回転ローラと第２回転ローラの外径が
同じものを用いて、ラビング材に係る要因と押し込み
量、摺擦速度をパラメータとして、ラビング処理した
後、所定の組立工程を経てツイストネマティック液晶を
封入して液晶表示素子を製作し、それぞれの電圧保持率
と配向性を評価した。

【００３０】ラビング材に係る要因と押し込み量、摺擦
速度のパラメータは次のようにした。

【００３１】ラビング材は布毛の太さが約２０〜３０μ
ｍ、布毛長さが約２〜３ｍｍの範囲内のもので、材質を
レーヨン、コットン等４種類を用いた。

【００３２】摺擦力条件は押し込み量を約０.８ｍｍ以
内、ローラ回転数を１００〜４００ｒｐｍの範囲で変化
させたもの５条件で行い、従来方法と比較実験した。

【００３３】なお、電圧保持率は液晶表示素子の上下電
極間に±５Ｖ、６０μsecのパルスを３０Ｈｚ周期で加
え、パルス間は電極間をオープンにして電極間電圧をモ
ニタし、電位変化がまったく起こらない場合の波形面積
と実際の波形の面積の比で求めた。測定は恒温槽中で２
０℃、４０℃、６０℃で行った。配向性は液晶表示素子
に偏光板を平行ニコルに貼り付けて、常温状態の顕微鏡
観察を行った。

【００３４】次に、第１回転ローラの外径φ１００ｍｍ
で摺擦力が強いラビング処理をした後、第２回転ローラ
の外径φ３００ｍｍで摺擦力の弱いラビング処理を行う
方法による実験を前記同様に行った。

【００３５】以上の実験から従来例に比較して本発明の
液晶表示素子は電圧保持率と配向性が優れていた。

【００３６】次に、第２の実施例のラビング配向処理方
法について図面を参照しながら説明する。ラビング装置
は第１の実施例で説明した図１の構成と同様である。

【００３７】ラビング材は図２に示すようにレーヨン等
を使用し、布の毛先の向き目方向Ｄを回転ローラ３の中
心軸に対してθ＝±１〜９０°の範囲内に傾斜させて回
転ローラ３に装着した。ラビング配向処理される液晶基
板は、特定の配向角度に応じてラビング方向の設定がで
きるし、回転方向及び基板進行方向も適宜設定できる。

【００３８】本発明は、このように回転ローラ自体を傾
斜させないので、基板サイズが大型化しても回転ローラ
長さ、重量が最小限に抑えられる。

【００３９】なお、本実施例では回転ローラを２個とし
たが、３個以上の複数の回転ローラを具備してラビング
配向処理してもよい。

【００４０】更に、第１の実施例及び第２の実施例で
は、ラビング材は回転ローラに装着したが必ずしもそれ
に限定する必要はなく、種々の態様に構成することがで
きる。

【００４１】例えば、ラビング材を平板に装着してラビ
ング配向処理する平板式ラビング処理方法や第１の実施
例と第２の実施例を組み合わせたラビング配向処理方
法、更に本発明は回転ローラの下側で液晶基板を移動し
て配向膜を摺擦しているが、回転ローラの上側で摺擦し
ても同じ効果が得られる。

【００４２】

【発明の効果】以上、本発明によれば画素周辺部位にあ
る信号線近傍の未配向領域が減少し、画素中央部の配向
規制力が強く、液晶表示素子として高い電圧保持率が確
保される。また、回転ローラの長さと重量が最小限に抑
えられ、配向むらのない均一な液晶配向が得られ、液晶
表示装置の品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に用いるラビング装置構
成

【図２】本発明の第２の実施例における布の毛先の向き
目方向説明図

【図３】配向状態の説明図

【図４】配向状態の説明図

【符号の説明】

１ 液晶基板 ２ 真空チャックテーブル ３ 第１回転ローラ ４ 第２回転ローラ ５ 第１ラビング材 ６ 第２ラビング材 ７ 配向膜 ８ 信号線部 ９ 布毛 １０ 画素部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南出 整宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に配向膜を形成した後、ラビング材
   を巻き付けたローラを回転させながら配向膜の表面を特
   定の方向にラビングする配向処理で、ラビング材を巻き
   付ける回転ローラを少なくとも２個以上を並列に具備
   し、一方の回転ローラで配向摺擦力の強いラビング処理
   を行い、他方の回転ローラで配向摺擦力の弱いラビング
   処理を行うことを特徴とする液晶表示素子のラビング配
   向処理方法。
2. 【請求項２】配向摺擦力の弱いラビング処理する押し込
   み量を、配向摺擦力の強いラビング処理する押し込み量
   と同じかそれよりも大きくして順次ラビング処理するこ
   とを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子のラビング
   配向処理方法。
3. 【請求項３】配向摺擦力の弱いラビング処理するラビン
   グ材の布毛の長さを、配向摺擦力の強いラビング処理す
   るラビング材の布毛の長さよりも長いものを用いて順次
   ラビング処理することを特徴とする請求項１記載の液晶
   表示素子のラビング配向処理方法。
4. 【請求項４】少なくとも２種類以上の布毛の材質が異な
   るラビング材を用いて順次ラビング処理することを特徴
   とする請求項１記載の液晶表示素子のラビング配向処理
   方法。
5. 【請求項５】配向摺擦力の弱いラビング処理する回転ロ
   ーラの回転数を、配向摺擦力の強いラビング処理する回
   転ローラの回転数と同じかそれよりも遅くして順次ラビ
   ング処理することを特徴とする請求項１記載の液晶表示
   素子のラビング配向処理方法。
6. 【請求項６】外径の異なる回転ローラを少なくとも２個
   以上並列に具備して、配向摺擦力の弱いラビング処理す
   る回転ローラの外径を、配向摺擦力の強いラビング処理
   する回転ローラの外径よりも大きく順次ラビング処理す
   ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子のラビ
   ング配向処理方法。
7. 【請求項７】液晶基板が突入する側の回転ローラの配向
   摺擦力を、抜け側の回転ローラの配向摺擦力よりも強く
   して順次ラビング処理することを特徴とする請求項１記
   載の液晶表示素子のラビング配向処理方法。
8. 【請求項８】基板上に配向膜を形成した後、ラビング材
   を巻き付けたローラを回転させながら配向膜の表面を特
   定の方向にラビングする配向処理で、ラビング材の毛先
   の向き目方向をローラの中心軸に対して±１〜９０゜の
   範囲に傾けたラビング材を用いてラビング処理すること
   を特徴とする液晶表示素子のラビング配向処理方法。