JPH05241158A - 液晶配向膜のラビング処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラビング処理中に発生するラビング布の摩耗
に起因する液晶表示装置の表示ムラを防止するラビング
処理法を提供する。 【構成】 ラビング布２の摩耗によるラビング密度の低
下をラビングローラー回転用モーター５のトルク変動と
してトルク検出器８、トルク検出回路９により測定し、
コンピューター１０に取り込む。トルク変動に応じてコ
ンピューター１０よりアクチュエーター制御回路１１を
通してアクチュエーター６を負帰還的に制御する。これ
によりラビングローラ１の上下位置を変化させ、ラビン
グ布２と有機薄膜からなる配向膜３との間の圧力を制御
し、ラビング密度を一定に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶の電気光学特性を利
用した液晶表示パネルの製造プロセスに関し、特に液晶
を均一配向させる液晶配向膜のラビング処理法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶の電気光学特性を利用した液
晶表示パネルは、大画面化、大容量化によりＯＡ機器へ
の応用が盛んに進められている。現在一般に実用化され
ている液晶表示パネルの動作モードとして、２枚のガラ
ス基板間で液晶分子が９０゜ねじれた配向状態を呈する
ツイステッドネマティック（ＴＮ）型、１８０゜〜２７
０゜の捻れた配向状態を呈するスーパーツイステッドネ
マティック（ＳＴＮ）型がある。ＴＮ型は主としてアク
ティブマトリックス型液晶表示パネルに、ＳＴＮ型は単
純マトリックス型液晶表示パネルに用いられている。

【０００３】ＴＮ型、ＳＴＮ型とも、ガラス基板界面に
おいて液晶分子をガラス基板に対してあるプレチルト角
（θ）をもって一方向にかつ均一に配向させる必要があ
る。ＴＮ型では、θは１〜２゜であるのに対して、ＳＴ
Ｎ型ではそのねじれ角の大きさに応じて、３〜８゜程度
のθが必要となる。

【０００４】基板界面においてプレチルト角θを発現さ
せる方法としては、ガラス基板上にポリイミド薄膜から
なる配向膜を形成した後、合成繊維からなるラビング布
によってラビングするのが一般的である。プレチルト角
はポリイミド配向膜の分子構造とラビングの強さ（ラビ
ング密度）に依存するところが大きい。この場合ラビン
グは、ラビングをより高密度に行う目的から回転ラビン
グ法を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転ラビングを
行った場合、ラビングの効果が大きくなりかつ大量のガ
ラス基板にラビング処理できるという利点がある。しか
し、多数のガラス基板に回転ラビング処理を施す過程で
経時的にラビング布と有機薄膜との間で発生する摩擦に
よりラビング布が摩耗し、ラビングの効果が不均一にな
る場合が発生する。

【０００６】この様な場合配向膜面内でラビング密度に
不均一性が生じ、場所によりプレチルト角が変化する場
合がある。（図６）にラビング密度とプレチルト角との
関係を示す。一般に用いられているポリイミド配向膜で
はラビング密度が大きくなるにつれてプレチルト角が減
少することが報告されている。特にＳＴＮ型液晶パネル
の場合、ガラス基板内においてこの様なプレチルト角の
面内不均一性が発生すると、その電気光学特性が急峻で
あるが故に、電圧印加時にしきい値電圧にバラツキが発
生し、表示品位を大きく損ない、生産歩留りを低下させ
る大きな要因となる。

【０００７】本発明は上記課題に鑑み、表示品位、生産
歩留りを大きく改善する液晶配向膜のラビング処理法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶配向膜のラ
ビング処理法は基板上に形成された有機薄膜に配向処理
を施す回転ラビング法において、ラビング布を装着した
ラビングローラーが有機薄膜と接触して基板上を移動す
る過程でラビング布と有機薄膜間に発生する摩擦エネル
ギーをラビングローラー回転用の駆動モーターの駆動ト
ルク変動または摩擦熱変動として時系列的に測定し、前
記測定値の変量に応じてラビング布と有機薄膜との接触
面積を負帰還的に制御するものである。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、ラビングローラー回転用の
駆動モーターの駆動トルク変動またはラビング布と有機
薄膜間の摩擦熱を測定するので有機薄膜とラビング布と
の間に発生する摩擦エネルギーの変化を間接的に測定で
き、かつラビング布に摩耗が発生した場合でも測定値の
変量に応じてラビング布と有機薄膜との接触面積を負帰
還的に制御するので常に摩擦エネルギーを一定に保つこ
とができる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。 （実施例１）（図１）は本発明の液晶表示パネルのラビ
ング処理法の一例である。１はラビングローラー、２は
ラビング布、３は有機薄膜からなる配向膜、４はガラス
基板、５はラビングローラー回転用モーター、６はラビ
ングローラー高さ制御用アクチュエーター、７はラビン
グローラー支持台、８はトルク検出器である。

【００１１】（図２）は回転ラビング法の模式図であ
る。ラビング処理においては、ポリイミド配向膜を形成
したガラス基板がラビングローラー長軸に対してある角
度で矢印の方向にある速度ｖでローラー直下を移動して
いく。この時ガラス基板上の配向膜はラビング布と配向
膜間の摩擦により配向膜がラビングローラーの回転方向
に延伸され、配向性が付与される。ラビングローラの回
転数をω、ラビングローラーの半径をｒ、配向膜加わる
ラビング布の圧力をＰ、配向膜とラビング布間の摩擦係
数をμ、接触距離をＬとすると、ラビング密度Ｗは Ｗ＝μ・Ｐ・Ｌ｛１＋（２πｒω）／（６０ｖ）｝・・・・（１） で与えられる。ラビング密度Ｗはラビング布と配向膜間
で発生する摩擦エネルギーを表したものである。ラビン
グ密度と配向膜に付与される延伸量は比例関係にある。

【００１２】さて、ラビング布が摩擦により摩耗すると
摩擦係数μが減少することになる。このためラビング密
度を一定にするためには、上記（１）式のパラメーター
を変化させればさせればよいが、実験よりラビング布の
圧力Ｐを変化させれば最も効果的であることが明らかに
なった。本発明の実施例について、その動作原理を説明
する。

【００１３】（１）式で表されるラビング中に発生する
ラビング布と配向膜間の摩擦エネルギーをラビングによ
る仕事量とし、この仕事量の変化をラビングローラー回
転用モーター５の駆動トルクの変化量として検出するこ
とにより間接的にモニターしている。

【００１４】ラビング布に摩耗が発生した場合、摩擦係
数μが減少し、（１）式よりラビング密度Ｗが減少す
る。このラビング密度Ｗの変化をトルク検出器８、トル
ク検出回路９によりラビングローラー回転用モーター５
のトルク変動として検出する。

【００１５】次にトルク変動を時系列にコンピューター
１０に取り込み、ある一定時間でのトルク変動の積分値
が設定値以上になった場合、コンピューター１０よりア
クチュエーター制御回路１１に制御信号を送り、アクチ
ュエーター６を駆動し、ラビングローラー１の高さを変
化させ、トルク変動の積分値が設定値内に収束するまで
ラビング布の圧力Ｐを増加させる。この制御方式により
摩擦係数μによるラビング密度の変化を補正するもので
ある。

【００１６】負のトルク変動が発生した場合、ラビング
布の圧力Ｐが増大する方向に、逆に正のトルク変動が発
生した場合には、圧力Ｐを減少させる方向に働く。

【００１７】さて、ラビング処理後に配向膜に付与され
た延伸の程度は配向膜の複屈折量を測定することにより
知ることができる。

【００１８】（図３）、（図４）に従来のラビング処理
法と本発明のラビング処理法で、それぞれ配向膜を有す
るガラス基板１００枚にラビング処理を施し、各ガラス
基板で１０点配向膜の複屈折量を測定し、その平均値と
分散をそれぞれ示す。横軸はラビング処理回数、縦軸は
複屈折量である。配向膜はポリイミド配向膜ＳＥ−４１
１０（日産化学（株）製）を使用した。

【００１９】従来のラビング処理法では処理回数を重ね
るにつれて複屈折量は減少傾向を示し、また分散も増大
する方向にある。本実施例で使用したポリイミド配向膜
では、複屈折量が減少するとその領域での液晶のプレチ
ルト角が増大し、しきい値電圧が低下することになる。
複屈折量の分散の大きいポリイミド配向膜ではガラス基
板面内でのプレチルト角のバラツキが発生し、液晶パネ
ルの表示エリア内でのしきい値ムラが発生する。またラ
ビング処理ロット内での液晶パネル間でのしきい値変動
が発生し、歩留り低下の要因となる。

【００２０】他方、本発明のラビング処理法では複屈折
量の処理回数依存性は非常に少なく、かつ分散値もほと
んど変化していない。１００枚ラビング処理後の液晶パ
ネルでも表示エリア内でのしきい値ムラはなく、初期ラ
ビング処理パネルと比較してもプレチルト角は変わら
ず、液晶パネル間のしきい値変化も発生しないことが明
らかになった。

【００２１】本発明のラビング処理法によりラビング布
の摩耗による表示品位の劣化を防ぐことができ、かつラ
ビング布の長寿命化を図ることができ、歩留り，生産性
を大きく向上させることが確認できた。 （実施例２）（図５）に本発明の第２の実施例について
説明する。１３は赤外線センサー、１４は摩擦熱検出回
路である。本構成の場合、ラビングにより配向膜とラビ
ング布間に発生する摩擦エネルギーを摩擦熱として赤外
線センサー１３、摩擦熱検出回路１４により光学的に測
定する。ラビング布に摩耗が発生した場合、摩擦係数μ
が減少しそれにより摩擦熱が減少する。摩擦熱の変化量
に応じてアクチュエーター６によりラビング布の接地圧
力Ｐを制御し、摩擦エネルギーを一定に保つものであ
る。本実施例においても、（実施例１）と同様の効果が
確認された。

【００２２】

【発明の効果】本発明の液晶配向膜のラビング処理法は
ラビング布と配向膜間に発生する摩擦エネルギーを一定
に保つようにラビング圧を制御することによりラビング
布の摩耗によるプレチルト角変動，それに基づく液晶パ
ネルの表示品位の劣化を防止し、表示品位の向上、生産
歩留りの向上に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のラビング処理法の斜視図で
ある。

【図２】回転ラビング法の模式図である。

【図３】従来のラビング処理法での配向膜の複屈折量を
示すグラフである。

【図４】本発明のラビング処理法での配向膜の複屈折量
を示すグラフである。

【図５】本発明の実施例２のラビング処理法の斜視図で
ある。

【図６】ラビング密度とプレチルト角の関係を示したグ
ラフである。

【符号の説明】

１ ラビングローラー ２ ラビング布 ３ 有機薄膜からなる配向膜 ４ ガラス基板 ５ ラビングローラー回転用モーター ６ ラビングローラー高さ制御用アクチュエーター ７ ラビングローラー支持台 ８ トルク検出器 ９ トルク検出回路 １０ コンピューター １１ アクチュエーター制御回路 １２ ラビングローラー位置検出回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された有機薄膜に配向処理
   を施す回転ラビング法において、ラビング布を装着した
   ラビングローラーが有機薄膜と接触して基板上を移動す
   る過程でラビングローラー回転用の駆動モーターの駆動
   トルクを時系列的に検出し、駆動トルクの所定値からの
   変量に応じてラビング布と有機薄膜との接触面積を負帰
   還的に制御し、前記駆動モーターの駆動トルクを一定に
   することを特徴とする液晶配向膜のラビング処理法。
2. 【請求項２】 ラビング布と有機薄膜との接触面積を負
   帰還的に制御する方法として、ラビングローラーと有機
   薄膜との距離を制御することを特徴とする請求項１記載
   の液晶配向膜のラビング処理法。
3. 【請求項３】 基板上に形成された有機薄膜に配向処理
   を施す回転ラビング法において、ラビング布を装着した
   ラビングローラーが有機薄膜と接触して基板上を移動し
   ていく過程でラビング布と有機薄膜との間に発生する摩
   擦熱を離散的に光学的手段を用いて測定し、摩擦熱の変
   量に応じてラビングローラーの上下位置を負帰還的に制
   御し、前記摩擦熱による発熱量を所定の値になるように
   することを特徴とする液晶配向膜のラビング処理法。