JPH07107589B2 - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基板をラビング法により配向処理する液晶表
示素子の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ ツイストネマチック液晶表示素子（TNLCD）が実用化さ
れて以来、ラビング法による配向処理方法は量産性に優
れ、また再現性のある配向処理方法として広く使用され
てきている。

最近、この通常のTNLCD以外の液晶表示素子が実用化さ
れ始めている。

具体的には、複屈折を利用した液晶表示素子であり、液
晶をネマチック液晶とし、そのねじれ角を160〜360°と
し、その両面に液晶分子の配向方向と20〜70°ずれた方
向に偏光軸を有する偏光膜を配置した構成を有してい
る。

このような複屈折を利用した液晶表示素子では、従来の
TNLCDと異なり、ラビング法によるプレチルト角の制御
が重要となってきている。

即ち、従来のTNLCDでは通常このプレチルト角は１〜２
°程度とされ、リバースチルトを生じない範囲内で低角
度であることが好ましいとされていた。しかもプレチル
ト角が低角度であるため、そのばらつきも少なく、ラビ
ング条件が少々変動しても、ほとんど表示品位の低下は
なかった。

これに対して、前述のような複屈折を利用した液晶表示
素子ではねじれ角を160〜360°と大きくしているため、
安定な表示を得るためには、５°以上でばらつきの少な
いプレチルト角とされることが望まれている。

このラビングによるプレチルト角がセルの面内でばらつ
いていると、液晶分子が立ち上がる電圧であるしきい値
電圧が変動し、ある電圧を印加した時に表示ムラとなっ
て現れることとなり表示品位を低下させる原因となって
いた。

このため、ラビング条件を厳密に制御することが必要と
なってきている。

このプレチルト角に関与するラビング条件には、例えば
ラビングロールの回転数、ロールを基板に押し付ける圧
力等がある。このため、これらの条件を一定にするため
に、ラビング時の基板を載置するテーブルの精度、ラビ
ングロールの位置精度等の機械装置の精度の外、ラビン
グ材の厚さの均一性、植毛の均一性等も要求されること
となる。

この内、機械装置の精度に関しては、比較的に容易に達
成できる。しかし、ラビング材に関しては、たとえ新品
の場合にはかなり均一なものであっても、１つのラビン
グ材で多数の基板を処理するため、繰り返して使用する
こととなり、使用中に基板のエッジ部、角部、電極のエ
ッジ部等にラビング材の特定の場所が連続して接触する
ことにより、その接触部分のみ損傷が進み、均一なラビ
ングが困難となる。

この配向ムラを有する基板をセル化すると、プレチルト
角がばらつき表示品位が悪い液晶表示素子となり、製造
歩留りを低下させることとなる。

このため、ラビング材を短い期間で交換し、新しいラビ
ング材に頻繁に交換することが行われていたが、生産性
が低下するという欠点を有していた。

また、液晶としてスメクチックＣ相を有する強誘電性液
晶を用い、その両面に偏光膜を配置した強誘電性液晶表
示素子においても同様な状況であり、表示特性上重要な
双安定性がラビング条件に著しく支配される。従って大
面積にわたって良好な表示性能を持たせるためには、同
様な方法が必要であった。

［発明の解決しようとする問題点］ 前述のようにラビング材を短い期間で交換して、新しい
ラビング材に頻繁に交換することは配向ムラに起因する
表示品位の低下の防止に有用であったが、この頻繁な交
換はラビング材の多数の使用による製造コストの上昇と
交換時の生産停止という欠点を有しており、生産性が低
下してしまうものであった。

このため、頻繁なラビング材の交換をせずに大面積にわ
たって配向ムラの無い均一な配向を可能とするラビング
方法が望まれており、本発明はそのようなラビング方法
を提供することを目的としている。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであ
り、基板の表面をラビング材によりラビングすることに
より配向処理を行う液晶表示素子の製造方法において、
ラビング方向に直交する方向におけるラビング材の位置
と基板の位置との相対的位置をずらしながらラビングす
ることを特徴とする液晶表示素子の製造方法を提供する
ものである。

本発明の液晶表示素子の製造方法は、液晶をネマチック
液晶とし、そのねじれ角を160〜360°とし、その両面に
液晶分子の配向方向と20〜70°ずれた方向に偏光軸を有
する偏光膜を配置した複屈折を利用した液晶表示素子や
液晶をスメクチックＣ相を有する強誘電性液晶とし、そ
の両面に偏光膜を配置した強誘電性液晶表示素子に適用
した場合、その効果が大きく、表示ムラの少ない液晶表
示素子を容易に得ることができる。

もちろん、これらに限られなく、従来のTNLCDや二色性
色素を使用したゲストホスト型液晶表示素子（GHLCD）
等に使用してもよい。

本発明では、基板はガラス、プラスチック等からなり、
必要な部分にITO（酸化インジウム−酸化スズ）、酸化
スズ等の透明電極を形成したものが使用される。なお、
この基板は必要に応じて、基板と電極の間にアルカリ溶
出防止や接着性向上のための酸化シリコン、酸化アル
ミ、酸化チタン、樹脂等のコート層、カラーフィルタ
ー、偏光膜、遮光層を形成したり、電極上に絶縁性向上
や配向性向上のための酸化シリコン、酸化アルミ、酸化
チタン、樹脂等のコート層、カラーフィルター、偏光
膜、遮光層を形成したり、電極として前述透明電極の代
りに若しくは透明電極に並設して金属電極を形成しても
よい。さらに、基板上にトランジスタ、ダイオード、非
線形抵抗素子等の能動素子を組み込んだり、２枚の基板
の一方のみに電極をくしの歯状に形成する等してもよ
く、公知の液晶表示素子の基板構成を取り得る。

この基板をラビング材でラビングする。

本発明では、このラビング材でのラビング時に、ラビン
グ方向に直交する方向におけるラビング材の位置と基板
の位置との相対的位置をずらしながらラビングするもの
である。

第１図は、ラビング方法の代表的な例を示す側面図であ
り、第２図はその平面図である。

第１図及び第２図において、１はラビング材２を巻き付
けたラビングロールであり、３は基板であり、４はその
基板を載置するテーブルである。

この例においては、ラビングロール１とテーブル４とは
相対的にラビング方向に移動し、即ち、第１図において
図の左右方向、第２図において図の上下方向に移動して
ラビングを行う。

本発明においては、このラビング方向への移動の外、ラ
ビングとラビングとの間にラビングロール１とテーブル
４との相対的位置をラビング方向に直交する方向に移動
させる。この移動は第１図では図の前後方向に、第２図
では図の左右方向への移動となる。

このラビング方向に直交する方向への移動はラビングロ
ール側を移動させてもよいし、テーブル側を移動させて
もよい。なお、上記説明では基板はテーブルに固定され
ているとして説明してきたが、基板がテーブル上で移動
可能となっている場合には、ラビングロール基板との相
対的位置が変るようにされていればよい。

本発明のラビング材としては、従来使用されてきたラビ
ング材が使用でき、布状のもの、繊維を植毛したもの、
ブラシ状のもの等がある。

また、このラビング材を取り付ける例として従来使用さ
れてきている代表的なものとして、ロールで説明してき
たが、必ずしもロールである必要はなく、ラビング材を
取り付けて基板に押し付けてラビング可能なものであれ
ばよい。

第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、全て同一の基板を４回ラビン
グするものとした場合のラビングロールと基板との相対
的位置の変化を示す図である。

第３図（Ａ）は往復ラビングする度に一定の距離ｄだけ
ラビング方向に直交する方向へ移動させた例である。

（Ｂ）は１回ラビングした後、2dだけ移動し、２回目の
ラビングをした後、−ｄだけ移動し、３回目のラビング
をした後、再度2dだけ移動してラビングした例である。

（Ｃ）は往復ラビングでなく、一方向のみのラビングの
例であり、（Ａ）と同様にラビングする度にｄだけ移動
させた例である。

（Ｄ）は往復ラビングで１往復の間は位置の変更を行わ
ず、１往復の後、2dだけ移動して往復ラビングした例で
ある。

これらの例の中でも、１回ラビングする度にラビング方
向に直交する方向へ移動させることが均一性からみて好
ましい。

この例では、同一の基板を４回ラビングしているが、従
来のTNLCD用基板のように１回ラビングでよい場合には
１回ラビングとすることもできる。もっとも、複屈折を
用いた液晶表示素子や強誘電性液晶表示素子の基板の場
合には、複数回ラビングすることにより、より均一な配
向が得られやすいので複数回ラビングすることが好まし
い。

また、基板が交換された際にも移動させてラビングする
ことが好ましい。

このラビング方向に直交する方向への移動距離は、１回
３〜100mm程度とされればよく、ラビング材と基板の大
きさによって適宜選択されればよい。この移動は、ラビ
ングする毎にすることが均一性の点からみて好ましい
が、２回毎に移動したりしてもよい。なお、１枚の基板
に１回のラビングをするのみの場合には、２回以上連続
して同じ位置でラビングしてもよい。また、この位置の
移動は、例えば20mmずつ５箇所の位置として５回の移動
の後最初の位置にもどる、5mmずつ20箇所の位置として2
0回の移動の後最初の位置にもどるとか20回の移動の
後、−5mmずつもどり20回の移動で最初の位置となるよ
うにしてもよい。

このようにラビング材と基板との相対的位置をずらしな
がらラビングすることにより、ラビング材の一定位置が
常に基板や電極のエッジ部と接触しなくなり、ラビング
材の損傷が低下する。これにより、ラビング材の交換の
頻度が少なくなり、生産性が向上する。

特に、同一基板に対してラビング材の位置と基板の位置
との相対的位置をずらしながら複数回のラビングを行う
ことにより、より均一なラビングが可能となる。

このようにしてラビングされた一対の基板を周辺でシー
ルし、内部に液晶を注入し、注入口を封止して液晶セル
を完成させればよい。

本発明では、この外、本発明の効果を損しない範囲内で
公知の液晶表示素子で使用されている各種の技術が応用
できる。

［作用］ 従来のラビング方法では、ラビング方向にラビング材の
位置と基板の位置との相対的位置をずらしながらラビン
グされていたが、ラビング方向に直交する方向における
ラビング材の位置と基板の位置との相対的位置は常に同
じ位置でラビングされていた。このラビングに使用され
るラビング材は通常同じラビング材で多数の基板を処理
するため、繰り返して使用することとなる。ところがラ
ビングされる基板には、基板のエッジ部、角部、電極の
エッジ部等のような凹凸部分があり、これらにラビング
材の特定の場所が連続して接触することにより、その接
触部分のみ損傷が進んだり、毛の高さが異なるようにな
り、広い面積全体にわたっての均一なラビングが困難で
あった。

これに対して、本発明のラビング方法をとれば、ラビン
グする際にラビング方向に直交する方向におけるラビン
グ材の位置と基板の位置との相対的位置をずらしながら
ラビングする。

このため、ラビング材の特定の場所が連続して基板の凹
凸部分に接触することがなく、ラビング材の特定箇所の
みが著しく損傷することがなく、長期にわたりラビング
材の交換なしに広い面積の均一なラビングが可能とな
る。

［実施例］ ガラス基板にITO（酸化インジウム−酸化スズ）の透明
電極を形成し、これをストライプ状にパターニングした
後、この上にポリイミドを塗布し、硬化させてオーバー
コート層を形成した。

ラビング材として布を巻き付けた直径10cmのロールをラ
ビングロールとして準備し、テーブル上に載置した上記
基板に対して、接触後0.1mm押し付け、２往復のラビン
グを行った。この時、第３図（Ｂ）で示したような方法
で、ｄ＝5mmとなるようにテーブルを移動させ、ラビン
グ処理を行った。

この基板を使用し、ねじれ角が180°となるようにセル
化し、両側に一対の偏光膜を配置して複屈折を利用した
液晶表示素子を製造した。

この液晶表示素子は、電圧の印加時にも均一な表示状態
となり、良好な表示品位を有していた。

これに対して、比較例として、テーブルの移動を行わず
に２往復のラビングを行った基板を用いて同様のセルを
構成した。

この液晶表示素子は、新しいラビング布を使用した場合
には実施例と同様に問題がなかったが、ラビング布を繰
り返し使用している間に実施例ではほとんど問題を生じ
ない程度の段階であっても、この比較例では急激に悪い
ものが増加し、電圧の印加時にラビング方向に沿ったム
ラが発生し、表示品位が著しく低くなるものが多発し
た。

［発明の効果］ 本発明のラビング方法によれば、ラビングする際にラビ
ング方向に直交する方向におけるラビング材の位置と基
板の位置との相対的位置をずらしながらラビングするた
め、ラビング材の特定の場所が連続して基板の周辺や電
極周辺の凹凸部分に接触することがなく、ラビング材の
特定箇所のみが著しく損傷することがなく、長期にわた
りラビング材の交換なしに広い面積の均一なラビングが
可能となる。

これにより頻繁なラビング材の交換が必要でなくなり、
生産性がよく、かつ生産コストも低いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のラビング方法の代表的な例を示す側
面図。 第２図は、第１図の例の平面図。 第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、ラビングの際のラビングロー
ルと基板との相対位置を示す説明図。 ラビングロール:1 ラビング材:2 基板:3 テーブル:4

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−32024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−234128（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−231933（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の表面をラビング材によりラビングす
   ることにより配向処理を行う液晶表示素子の製造方法に
   おいて、ラビング方向に直交する方向におけるラビング
   材の位置と基板の位置との相対的位置をずらしながらラ
   ビングすることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】同一基板に対してラビング材の位置と基板
   の位置との相対的位置をずらしながら複数回のラビング
   を行う特許請求の範囲第１項記載の液晶表示素子の製造
   方法。
3. 【請求項３】異なる基板に対してラビング材の位置と基
   板の位置との相対的位置をずらしながらラビングを行う
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の液晶表示素子
   の製造方法。
4. 【請求項４】液晶をネマチック液晶とし、そのねじれ角
   を160〜360°とし、その両面に液晶分子の配向方向と20
   〜70°ずれた方向に偏光軸を有する偏光膜を配置した複
   屈折を利用した液晶表示素子である特許請求の範囲第１
   項〜第３項のいずれか一項記載の液晶表示素子の製造方
   法。
5. 【請求項５】液晶をスメクチックＣ相を有する強誘電性
   液晶とし、その両面に偏光膜を配置した液晶表示素子で
   ある特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項記載
   の液晶表示素子の製造方法。