JPH08160429A - ラビング方法、ラビング装置、光学補償シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長尺フイルムの液晶配向膜を均一にラビング
する。 【構成】 長尺のフイルム基板１０表面に形成された液
晶配向膜に配向処理を施すラビング方法において、ラビ
ングロール８を該フイルム基板１０の連続搬送工程内の
搬送ベルト上に配置し、回転する該ラビングロール８を
該搬送用ベルト９でバックアップ支持することによっ
て、該フイルム基板を搬送しながら連続して該フイルム
基板上の配向膜表面にラビング処理するラビング方法、
その装置、その方法で作成する光学補償シートの製造方
法。

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に係わり、
液晶分子を均一に配向させることができる液晶配向膜の
ラビング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶セルにおける液晶分子の配向処理方
法には、基板の表面に配向膜を形成し、この配向膜の表
面をラビングロールによって一方向にラビングする方法
が知られている（特開平６−１１００５９号）。ところ
で、基板としてフイルム基板を用いる場合、各液晶セル
に対応する定尺なフイルム基板ごとにラビング処理を施
すと非能率的であるので、長尺なフイルム基板を用いて
ロール・ツー・ロールによる連続処理でラビングを行っ
ている。

【０００３】図２は従来のこのような配向処理で用いら
れている配向処理装置の一部を示したものである。この
配向処理装置は、付随の長尺フイルム基板４の搬送装置
１とラビングロール２とそれに対向して配置されたバッ
クアップロール３からなる。この配向処理装置では、長
尺なフイルム基板４が搬送装置によって矢印Ａの方向に
搬送されるようになっている。フイルム基板４の上面に
は、図示していないが、ポリイミド等からなる配向膜が
形成されている。ラビングロール２はロール本体の外周
面に植毛布からなるラビング布が巻き付けられたものか
らなっている。またラビングロール２は、ラビング角度
設定のため軸方向中心部を中心にして水平方向に回転自
在とされている。この方法ではまず、フイルム基板４上
方で待機させているラビングロール２とフイルム基板４
下方で待機させているバックアップロール３を共に軸方
向中心部を中心にして水平方向に回転させ、ラビング角
を設定する。次に、ラビングロール２を下降させフイル
ム基板４の上面に接触させるとともにバックアップロー
ル３を上昇させフイルム基板４の下面に接触させる。次
に、付随の搬送装置１によってフイルム基板４を矢印Ａ
の方向に搬送する。また、ラビングロール２をフイルム
基板４の搬送方向とは逆の方向つまり矢印Ｂ方向に回転
させるとともに、バックアップロール３をフイルム基板
４の搬送方向と同方向つまり矢印Ｃ方向にフイルム基板
４の搬送速度と同期させて回転させる。すると、ラビン
グロール２とバックアップロール３との間を連続的に搬
送されるフイルム基板４上の配向膜の表面がラビングロ
ール２によって連続的にラビングされる。

【０００４】しかしながら、従来のこのような配向処理
方法では、ラビングロール２とバックアップロール３で
フイルム基板４を夾みながらラビング処理を行なってい
る。このため、ラビングロール２とバックアップロール
３の軸が平行でないと、ラビングロール２のフイルム基
板４との接触面の圧力が不均一となり、ラビング処理が
不均一となるため、ラビングロール２とバックアップロ
ール３の軸平行度に高い精度が要求されるという問題が
あった。

【０００５】また一般的には最終的な液晶画面の縦、横
に対して斜めの方向に配向している液晶が用いられる場
合も多い。そこで、ラビング処理後の長尺フイルム基板
を定尺液晶画面用寸法へ裁断する際の歩留まりを良く
し、生産性の向上を図ることを目的として、長尺のフイ
ルム基板長手方向に対し、ラビング方向が斜めになるよ
うにラビングロールを設置する場合がある。図２におい
ても、この目的のために、ラビングロール２は、ラビン
グ角度設定のため軸方向中心部を中心にして水平方向に
回転自在とされているが、ラビングロール２とバックア
ップロール３でフイルム基板４を挟みながらラビング処
理を行なっている。このため、フイルム基板搬送方向Ａ
とラビング方向Ｄが平行でない場合、つまりラビングロ
ール２とバックアップロール３の回転軸がフイルム搬送
方向と直角でない場合、搬送されているラビング部のフ
イルム基板４はラビングロール２とバックアップロール
３との挟み込みにより、ロール回転軸に直角な方向に力
を受ける。この力によりフイルム基板４は幅方向に移動
してしまい、ラビング方向が不均一になったり、ラビン
グロール２とバックアップロール３の挟み込みの部分で
フイルム基板４にしわが発生するといった問題があっ
た。

【０００６】また、長時間ラビング処理を行うと、ラビ
ング布は劣化するため、一定期間毎にラビングロール３
の交換、もしくはラビング布の張り替え作業が必要とな
る。従来の方法だとラビングロールは１セットしかない
ため、この作業の度にラビング処理を中断しなければな
らず、非能率的であるという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
平行精度を要求されることなく均一なラビング処理を施
すことができ、また長時間安定したフイルム基板搬送、
およびラビング方向を維持することができる配向処理方
法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明のラビング処理方法は、長尺のフイルム基板表
面に形成された液晶配向膜に配向処理を施すラビング方
法において、ラビングロールを該フイルム基板の連続搬
送工程内の搬送ベルト上に配置し、回転する該ラビング
ロールを該搬送用ベルトでバックアップ支持することに
よって、該フイルム基板を搬送しながら連続して該フイ
ルム基板上の配向膜表面にラビング処理を施すことを特
徴とする。

【０００９】また、好ましくは本発明のラビング処理方
法は、上記ラビング方法において、フイルム基板の搬送
方向に対し、回転軸を傾けてラビングロールを配置する
ことを特徴とする。

【００１０】また、本発明のラビング装置は、搬送用ベ
ルトでバックアップ支持されているラビングロールの他
に、装置内に搬送用ベルトで支持されていないラビング
ロールを備えていることを特徴とする。

【００１１】また、好ましくは本発明のラビング処理方
法は、ロール自身の真円度、円筒度、振れ（偏芯）がい
ずれも３０μｍ以下であるラビングロールを備えている
ことを特徴とする。

【００１２】配向膜の代表的なものとしてポリイミド膜
がある。これはポリアミック酸（例えば、日産化学
（株）製ＳＥ−７２１０）を支持体面に塗布し１００℃
から３００℃で焼成後ラビングすることにより、ネマテ
ィック液晶やディスコティック液晶を配向させることが
できる。また、アルキル鎖変性系ポバール（例えば、ク
ラレ（株）製ＭＰ２０３、同Ｒ１１３０など）の塗膜な
らば焼成は必要なく、ラビングするだけで該配向能が付
与できる。その他、ポリビニルブチラール、ポリメチル
メタクリレート、など疎水性表面を形成する有機高分子
膜ならば大抵のものがその表面をラビングすることによ
り液晶配向能を付与できる。また、無機物斜方蒸着膜と
しては代表的なものにＳｉＯ斜方蒸着膜がある。これ
は、真空槽内においてベースフィルム面に斜め方向から
ＳｉＯ蒸発粒子を当て、約２０〜２００ｎｍ厚の斜め蒸
着膜を形成させて配向膜とするものである。この蒸着膜
によって液晶が配向をすると該液晶層の光軸は、ＳｉＯ
蒸着粒子が飛んできた軌跡を含み該ベースフィルム面に
垂直な平面上の特定の方向を向く。

【００１３】このようにして得られたラビング処理され
たフィルムは液晶セルあるいは液晶表示板の視野角補償
用光学異方性フィルムに用いられる。本発明が利用でき
る光学異方性フィルムには例えば、透明フィルム上に配
向膜を形成した後、本発明の装置でラビングを行い、そ
の上に本発明の円盤状化合物、例えば下記に列挙するデ
ィスコティック液晶、および他の低分子化合物やポリマ
−との反応により、もはや液晶性を示さなくなったディ
スコティック液晶の反応生成物等のように、分子自身が
光学的に負の一軸性を有する化合物全般を意味する。

【００１４】ディスコティック液晶として代表的なもの
は例えば、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅらの研究報告、Ｍｏ
ｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．７１巻、１１１
頁（１９８１年）に記載されている、ベンゼン誘導体、
トリフェニレン誘導体、トルキセン誘導体、フタロシア
ニン誘導体や、Ｂ．Ｋｏｈｎｅらの研究報告、Ａｎｇｅ
ｗ．Ｃｈｅｍ．９６巻、７０頁（１９８４年）に記載さ
れたシクロヘキサン誘導体及びＪ．Ｍ．Ｌｅｈｎらの研
究報告、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕ
ｎ．，１７９４頁（１９８５年）、Ｊ．Ｚｈａｎｇらの
研究報告、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１６巻、２
６５５頁（１９９４年）に記載されているアザクラウン
系やフェニルアセチレン系マクロサイクルが挙げられ
る。このほか下記に列挙する様なものであるが、分子自
身が負の一軸光学異方性を持ち且つ斜め配向膜により基
盤面に対して斜めに光軸が配向するもので有れば、特に
下記物質に限定されるものではない。

【００１５】

【化１】

【００１６】

【化２】

【００１７】

【化３】

【００１８】

【化４】

【００１９】本発明における負の一軸性とは、光学異方
性を有するシートの３軸方向屈折率を、その値が小さい
順にｎ1、ｎ2、ｎ3 としたとき、ｎ1＜ｎ2＝ｎ3の関係
を有するものである。従って光学軸方向の屈折率が最も
小さいという特性を有するものである。ただし、ｎ2と
ｎ3の値は厳密に等しい必要はなく、ほぼ等しければ十
分である。

【００２０】本発明の透明フィルムは光透過率が良好で
あることが好ましい。具体的には、光の透過率が８０％
以上、更には９０％以上であることが好ましい。従っ
て、ゼオネックス（日本ゼオン）、ＡＲＴＯＮ（日本合
成ゴム）、フジタック（富士フィルム）などの商品名で
売られている固有複屈折値が小さい素材から形成された
支持体が好ましい。しかし、ポリカーボネート、ポリア
クリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等の
固有複屈折値が大きな素材であっても、製膜時に分子配
向を制御することによって光学的に等方的な支持体を形
成することも可能であり、それらも好適に利用される。
具体的には、支持体の面配向主屈折率をＮｘ，Ｎｙ、厚
み方向の主屈折率をＮｚ、厚みをｄとした時に、下式
（２）で表せる面配向性Ｒｅ値の範囲が、２０ｎｍ乃至
３００ｎｍ，更に好ましくは３０ｎｍ乃至１５０ｎｍで
ある。この面配向の条件を満たすことにより、視角特性
の改善に著しい効果をもたらす。

【００２１】式（１） Ｒｅ＝（（Ｎｘ＋Ｎｙ）／２−Ｎｚ）×ｄ

【００２２】本発明の光学補償シートを作成する場合
は、その製造工程において均一な斜め配向を得るための
工程を必要とする。具体的には配向膜を塗布した長尺の
フィルムを均一にラビングする工程、ディスコティック
液晶を塗布する工程、ディスコティック液晶形成温度ま
で昇温する工程が、架橋型分子の場合はＵＶ光照射等架
橋処理を施し、冷却する工程などである。これにより該
液晶は均一な斜め配向をし、その配向を崩さずに常温で
固体になる。本発明に用いるディスコティック液晶のデ
ィスコティック液晶相をとる温度としては、好ましくは
９０℃以上３００℃以下、特に好ましくは９０℃以上１
５０℃以下である。

【００２３】基板上に塗設されたディスコティック液晶
を斜めに配向させる上記以外の方法として、配向膜以外
の方法としては磁場配向や電場配向がある。この方法に
おいてはディスコティック液晶を基板に塗設後、所望の
角度に磁場、あるいは電場をかけるゾーンが必要である
がそのゾーン自体をディスコティック液晶が形成される
温度に調整しておく必要がある。

【００２４】図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例を示
す概要図である。この配向処理方法は、付随の長尺なフ
イルム基板１０の搬送装置１１と外径６０〜１００ｍｍ
のラビングロール８と基板の搬送用を兼ねるバックアッ
プ用ベルト９およびベルト９の支持ロール５、６、７の
構成からなる。ここでベルト９の支持ロール５、６はラ
ビングロール８からそれぞれ等距離の位置に配置されて
いる。また本実施例ではもう一つの支持ロール７を備え
ているが、複数本配置してもよい。この配向処理装置で
は、長尺なフイルム基板１０が搬送装置１１によって、
一定張力の状態で１〜１００ｍ／ｍｉｎの搬送速度で矢
印Ｅの方向に搬送されるようになっている。フイルム基
板１０の上面には、図示していないが、ポリイミド等か
らなる配向膜が形成されている。ラビングロール８はロ
ール本体の外周面にベルベットのラビング布が巻き付け
られたものからなっている。またラビングロール８は、
ラビング角度設定のため軸方向中心部を中心にして水平
方向に回転自在とされ、また上下自在とされている。こ
の方法ではまず、フイルム基板１０上方で待機させてい
たラビングロール８を軸方向中心部を中心にして水平方
向に回転させ、図中αで示すラビング角を設定する。α
は０〜４５°の適切な角度を選ぶ。次に、ラビングロー
ル８を所定の位置まで下降させ、ラビングロール８にフ
イルム基板１０の配向膜面をラップさせる。この時、フ
イルム基板１０はベルト９により、バックアップ支持さ
れる。このラップ角はラビングロール８前後のベルト支
持ロール５、６の間隔等の条件により０〜３６０°の間
の適当な角度を選ぶことができるが、フイルム基板の安
定な搬送を考えると２〜６０°が好ましい。次に、付随
の搬送装置１１によって一定張力、一定速度条件でフイ
ルム基板１０を矢印Ｅの方向に搬送する。同時に、この
搬送速度に同期させてベルト９を支持ロール５、６、７
のいずれかで搬送する。また、ラビングロール８をフイ
ルム基板１０の搬送方向とは逆の方向つまり矢印Ｆ方向
に１００〜８００ｍ／ｍｉｎの一定の回転周速度で回転
させる。すると、連続的に搬送されるフイルム基板１０
上の配向膜の表面がラビングロール８によって連続的に
ラビングされる。しかし、長時間連続してラビング処理
を続けるとラビング布が劣化してくる。そのため、本発
明ではラビング装置内にもう１セットのラビングロール
を備え、第一のラビングロールのラビング布が劣化する
と、第二のラビングロールに連続的に切り替えれるよう
にしたものも用いた。まず、第一のラビングロールでラ
ビング処理を開始し、第一のラビングロールのラビング
布が劣化した時点で、第二のラビングロールに連続的に
切り替える。この切り替えの後は、第一のラビングロー
ルは予備となるが、第二のラビングロールのラビング布
が劣化するまでの間に、この第一のラビングロールを他
の新しいラビングロールに交換する。そして、第二のラ
ビングロールが劣化したら、再度第一のラビングロール
に連続して切り替える。この繰り返しにより、長時間連
続してラビング処理を続けることができた。なお、予備
のラビングロールは１セットに限定するものではなく、
２セット以上の予備でも上記の連続ラビングは当然可能
である。また、ラビングロール自身は真円度、円筒度、
振れ（偏芯）が悪いと、回転中フイルム基板への押圧が
変動しラビングムラが生じるため、いずれの値も３０μ
ｍ以下のものを用いるが、１０μｍ以下のものが望まし
い。

【００２５】このように、この配向処理方法では、フイ
ルム基板１０をラビングロール８にラップさせ、ベルト
９によりバックアップ支持しながらラビングする。この
ため、ベルト９の張力およびラビングロール８の設定位
置等によりラップ角を一度設定すると、フイルム基板１
０の搬送張力を一定に保つだけで、ラビング時のフイル
ム基板１０とラビングロール８の接触状態を一定にする
ことができ、均一な連続ラビング処理が達成できる。従
って、従来のような、ラビングロールおよびバックアッ
プロールの設定に際し、高い平行精度を要求されること
なく、またフイルム基板１０に幅方向の力を受けること
なく、安定して均一なラビング処理ができる。また、ラ
ビングロールが劣化しても、連続的に新しいものと交換
することで、長時間連続してラビング処理を行うことが
できる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。 実施例１ トリアセチルセルロースの１２７μｍ厚フィルム（フィ
ルム面内の直交する二方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚み
方向の屈折率をｎｚ、厚みｄ＝１２７μｍとした場合 （ｎｘ−ｎｙ）×ｄ＝２０（ｎｍ） ｛（ｎｘ−ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ＝９５（ｎｍ） を支持体とし、その上に配向膜としてアルキル変性ポバ
ール（クラレ（株）製ＭＰ２０３）を２μｍ厚となるよ
うに塗布した。これを本発明の図１のラビング方法でラ
ビング処理を行った。実施例１としては、ゴム製のベル
トを用い、ラビングロール外径８０ｍｍ、ベルト支持ロ
ール外径６０ｍｍ、フイルム基板搬送速度１００ｍ／ｍ
ｉｎ、ラビングロール回転周速度２５０ｍ／ｍｉｎ、フ
イルム基板搬送張力１ｋｇｆ／ｃｍ基板巾、ラップ角５
°、ラビングロール傾き角α＝０°の条件でラビング処
理を行った。ラビングロールは真円度が８μｍ、円筒度
が１０μｍ、振れ（偏芯）が１０μｍのものを用いた。
そして、このラビング処理を施したフイルム配向膜上に
下記処方の塗布液をバーコーターで乾燥膜２μｍ厚さに
塗布する。 ＣＡＢ５３１・・・・・・・・１２部 ＴＥ−８（ｍ＝４）・・・１００部 ＳＲ３０６・・・・・・・・・１０部 イルガキュア９０７・・・・・・２部 メチルエチルケトン・・・・４００部 ここで、ＣＡＢ５３１はイーストマンケミカル社のセル
ロースアセテートブチレート、ＴＥ−８は前記のディ
スコティック液晶、ＳＲ３０６はソマール（株）のトリ
プロピイレングリコールジアクリレート、イルガキュア
９０７は日本チバガイギー（株）の光重合開始剤であ
る。この塗布フィルムを１４０℃の加熱ゾーンを通過さ
せ加熱状態で２分処理しその後ＵＶ光照射を行い、架橋
させて、１μ厚のディスコティック液晶を含む層を有し
た光学補償シートサンプルを得た。

【００２７】実施例２ ラビングロールの傾き角α＝４５°以外は実施例１と同
一条件で、ディスコティック液晶を含む層を有した光学
シートサンプルを得た。

【００２８】実施例１および２で作成したフィルムを１
４５℃に設定された恒温槽に５分間入れた後に、１０〜
２０℃に設定された金属表面に接触させて急冷する事に
よりディスコティック液晶層を配向させ、光学異方性を
有する光学補償フィルムを作成した。このようにして作
成したフィルム表面の液晶の配向の乱れを偏光顕微鏡で
観察した。

【００２９】さらに、これらのフィルムをＴＮ型液晶セ
ル（液晶の異常光と常光の屈折率の差と液晶セルのギャ
ップサイズの積が５１０ｎｍでねじれ角が８７゜）に図
３のように装着し、実際の画像による視認性評価を実施
した。

【００３０】比較例 本発明の装置の代わりに図２の従来の装置でラビングし
た他は上記と同様にして作った光学補償フィルムの表面
の液晶の配向の乱れを偏光顕微鏡で観察した。更にこの
フィルムを図３と同じＴＮ型液晶セルへ同じ構成で装着
し視認性評価（表示画像の乱れ）を観察した。

【００３１】表１には偏光顕微鏡観察の結果とこれらフ
ィルムを用いて作成した液晶表板の視認性結果を示し
た。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、フイルム基板をラビングロールにラップさせ、ベル
トでバックアップ支持しながら、連続的にラビング処理
しているので、ラビングロールおよびバックアップロー
ルの高い平行精度を要求されることなく均一なラビング
処理を施すことができ、画像表示むらのない液晶表示板
が得られることがわかった。また一般的には最終的な液
晶画面の縦、横に対して斜めの方向に配向している液晶
が用いられる場合も多いが、この方法によれば、長尺な
フイルム基板長手方向とラビング方向が平行でない場合
でも安定して均一な配向処理が行える。従って、長尺フ
イルム基板を定尺液晶画面用寸法へ裁断する場合の歩留
まりが良く、生産性の向上を図ることができることがわ
かった。さらに、複数のラビングロールを連続切り替え
可能とすることで、ラビング布の劣化に際しても、長時
間連続してラビング処理を行うことができることがわか
った。また、ラビング装置内に予備のラビングロールを
備え、第一のラビングロールのラビング布が劣化した時
点で、第二のラビングロールに連続的に切り替えること
により、長時間連続して安定したラビング処理が行える
ことがわかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の第一の実施例における配向処
理装置の平面図、（Ｂ）はその正面図を示す。

【図２】（Ａ）は従来の配向処理装置の平面図、（Ｂ）
はその正面図を示す。

【図３】ＴＮ型液晶表示板の構成を示す。

【符号の説明】

１：長尺フイルム基板搬送装置 ２：ラビングロール ３：バックアップロール ４：長尺フイルム基板 ５：ベルト支持ロール ６：ベルト支持ロール ７：ベルト支持ロール ８：ラビングロール ９：ベルト １０：長尺フイルム基板 １１：長尺基板搬送装置 ＴＮＣ：ＴＮ型液晶セル Ａ、Ｂ：偏光板 ＰＡ、ＰＢ：偏光軸 ＲＦ１、ＲＦ２：光学補償フィルム ＢＬ：バックライト Ｒ１、Ｒ２：光学補償フィルムのラビング方向

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺のフイルム基板表面に形成された液
   晶配向膜に配向処理を施すラビング方法において、ラビ
   ングロールを該フイルム基板の連続搬送工程内の搬送ベ
   ルト上に配置し、回転する該ラビングロールを該搬送用
   ベルトでバックアップ支持することによって、該フイル
   ム基板を搬送しながら連続して該フイルム基板上の配向
   膜表面にラビング処理を施すことを特徴とする液晶配向
   膜のラビング方法。
2. 【請求項２】 フイルム基板の搬送方向に対し、回転軸
   を傾けてラビングロールを配置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方法。
3. 【請求項３】 ロール自身の真円度、円筒度、振れがい
   ずれも３０μｍ以下であるラビングロールを備えている
   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
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の搬送用ベルトでバックア
   ップ支持されているラビングロールの他に、搬送ベルト
   でバックアップ支持されていないラビングロールを備え
   ていることを特徴とする液晶配向膜のラビング装置。
5. 【請求項５】 透明支持体上に配向膜材料を塗設、ラビ
   ング処理をした後、少なくとも一種の円盤状化合物を含
   む層を形成する光学補償シートの製造方法において、該
   ラビング処理が請求項１記載の方法であることを特徴と
   する光学補償シートの製造方法。