JPH11202333A - 配向膜検査方法、検査装置、及び液晶素子の製造方法 - Google Patents

配向膜検査方法、検査装置、及び液晶素子の製造方法

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JPH11202333A
JPH11202333A JP435898A JP435898A JPH11202333A JP H11202333 A JPH11202333 A JP H11202333A JP 435898 A JP435898 A JP 435898A JP 435898 A JP435898 A JP 435898A JP H11202333 A JPH11202333 A JP H11202333A
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JP
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liquid crystal
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liquid
droplet
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JP435898A
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Yasuhito Kodera
泰人 小寺
Fumikazu Kobayashi
史和 小林
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶素子の構成部材である、一軸配向処理を
施された配向膜について、その配向規制力をより厳密に
且つ効果的に検出する方法を提供する。 【解決手段】 一軸配向処理された配向膜上に、ネマチ
ック相またはコレステリック相状態の液晶を滴下し、そ
の液滴の楕円形状を、扁平率、或いは、配向処理に並行
及び垂直な方向における液滴と配向膜との接触角の比率
によって評価することにより、配向規制力を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子に用いら
れる配向膜の配向規制力を評価する検査方法に関し、さ
らには、該検査方法を実施するための検査装置と、該検
査方法を組み込んだ液晶素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、一対の基板上に液晶を挟持し
てなる液晶素子が表示装置に用いられている。この液晶
素子は、通常それぞれの基板上に透明電極を形成し、少
なくとも一方の電極上には、ポリイミド膜等の薄膜にラ
ビング処理等を施した配向膜が設けられ、挟持した液晶
を所望の配向状態に配向させている。
【0003】液晶の配向状態は、液晶素子の表示状態を
左右する重要な因子であるが、所望の液晶配向を得るた
めの配向膜の配向処理の最適化は、実際にパネルを作製
して液晶を充填し、液晶の配向を観察することにより行
われている場合が多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
パネルを構成してその配向膜の配向処理の良否を判断す
る方法は、直接的ではあるが、液晶素子材料やパネル製
作時間に無駄を生じ、生産効率低下、コスト上昇の原因
となっていた。
【0005】そこで、配向処理後の配向膜表面の複屈折
量や表面エネルギーなどの測定を行い、液晶配向特性と
の関係から配向規制力を評価する方法が提案されてい
る。しかしながら、これらの方法を用いてもより厳密な
配向膜の処理方法と液晶配向特性との相関を得ることが
困難であった。
【0006】本発明の目的は、配向処理を施された配向
膜表面に生じた物性変化を液晶が実際に影響を受ける配
向規制力としてより厳密に且つ効果的に検出する検査方
法と該検査方法を実施するための検査装置、及び該検査
方法を用いた液晶素子の製造方法を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は先ず、基板上に
形成された一軸配向処理を施された配向膜の検査方法で
あって、該配向膜上に液体を滴下し、その液滴の形状よ
り該配向膜の配向規制力を評価することを特徴とする配
向膜検査方法を提供するものである。
【0008】また本発明は、基板上に形成された一軸配
向処理を施された配向膜の検査装置であって、少なくと
も、上記配向膜を設けた基板の該配向膜上に液体を滴下
する手段と、滴下された液体の液滴の形状を評価する手
段とを有することを特徴とする配向膜検査装置を提供す
るものである。
【0009】さらに本発明は、一対の基板間に液晶を挟
持してなる液晶素子の製造方法であって、少なくとも一
方の基板表面に一軸配向処理を施された配向膜を形成
し、該配向膜を上記検査方法によって検査する工程を有
することを特徴とする液晶素子の製造方法を提供するも
のである。
【0010】本発明者等は、一軸配向処理後の配向膜表
面に、液体、好ましくは液晶、望ましくはネマチック相
またはコレステリック相状態の液晶を滴下すると、配向
膜表面上で等方的(真円)には広がらず、上面から見る
と、配向処理方向に長く、該方向に垂直な方向には短い
楕円状に液滴が広がることを見出した。これは異方性を
有する液晶を滴下すると、配向膜上で一軸配向処理の方
向に液晶分子が配向し、該方向に平行な方向には濡れ易
く、垂直な方向の濡れ性との間に差を生じて楕円になる
ものと考えられる。この様子を図1に示す。図1(a)
において、1は表面に配向膜を形成した基板、2は液晶
の液滴、3は配向処理方向である。この楕円の扁平率
は、実際に液晶が配向膜表面から受ける配向規制力と相
関関係があり、配向規制力が強ければ扁平率が大きくよ
りつぶれた楕円になり、逆に配向規制力が弱ければ、扁
平率が小さく真円に近づく形状を示すものと考えられ
る。扁平率とは、図1(a)の楕円の長軸半径b、短軸
半径aとした時の(b−a)/bである。つまり、この
液滴の形状は配向膜の配向規制力に依存しているため、
この形状を評価することによって配向膜の配向規制力を
評価することが可能となる。
【0011】また、配向処理方向3に平行な方向と垂直
な方向で濡れ性が異なることから、液滴2と配向膜表面
との接触角が異なる。この様子を図1(b)、(c)に
示す。図1(b)は図1(a)のA−A’断面図、
(c)はB−B’断面図である。配向処理方向3に平行
な方向における液滴2と基板1との接触角θp は、配向
処理方向3に垂直な方向における液滴2と基板1との接
触角θv よりも小さくなる。これらの接触角も配向膜の
配向規制力に強く依存するため、それぞれの接触角を測
定し、その比率を算出することにより、配向膜の配向規
制力を評価することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図2に本発明の検査方法を実施す
るための検査装置の一実施形態の模式図を示す。図中、
23,24は回転偏光板、25は液晶を滴下するための
ディスペンサー、26は照明、27はCCDカメラ等の
画像入力装置、28は画像処理装置、29は基板表面に
平行なXY方向に移動可能で且つ基板温度を制御可能な
基板固定ステージである。尚、本実施形態においては、
上記液体として液晶を用いた場合を例に挙げて説明す
る。
【0013】本発明の検査方法にて検査する配向膜を設
けた基板は、配向処理を終えた直後の製品を抜き取って
検査用としても良いが、別途配向膜検査用のダミー基板
を用意しても良い。
【0014】本実施形態においては、ディスペンサー2
5を用いて液晶を、一軸配向処理を施された配向膜を設
けた基板1上に滴下する。この時ディスペンサー25は
液晶を滴下するや否や、画像入力装置27の視野外へと
移動し、画像入力装置27が画像を取り込む際には、画
像入力装置27の視野内には存在しない。ディスペンサ
ー25が液晶を滴下してから該液晶の液滴が基板1上に
達する直前から0.5sec程度毎に画像入力装置27
により画像取り込みを行い、画像処理装置28により解
析を行い、液滴の形状異方性を評価する。この時、液晶
の液滴2をネマチック相またはコレステリック相状態と
するため、基板固定ステージ29もしくは検査装置全体
の温度管理を行う。画像処理装置28は、取り込んだ画
像に二値化処理を施し、液滴と背景(基板)の違いを明
確にし、楕円形の液滴の長軸bと短軸aとを測定し、扁
平率を算出する。
【0015】所望の液晶配向が得られる配向膜につい
て、上記扁平率を予め調べ、以後のパネルについては、
配向膜を形成した段階でその扁平率を上記工程で算出
し、上記所望の扁平率と比較することにより配向処理の
良否を判断することができる。
【0016】図3に、接触角を測定して配向規制力を評
価する実施形態の検査装置の模式図を示す。図3(a)
はその上面図、(b)は(a)のC−C’断面図であ
り、図中30は載置台、36a,36bは照明、37
a,37bはCCDカメラ等の画像入力装置である。
【0017】図2に示した実施形態と同様に、ディスペ
ンサー25により液晶を滴下する。滴下された液晶の液
滴2の画像を、配向処理方向3に平行な方向については
画像入力装置37bで、垂直な方向については画像入力
装置37aでそれぞれ取り込む。この時、画像入力装置
37a,37bの取り込み周期は同期させておき、同時
刻の画像を取り込む。取り込んだ画像は画像処理装置
(図示しない)において解析を行い、形状異方性を評価
する。即ち、取り込んだ画像に二値化処理を施し、液滴
2と背景の違いを明確にし、液滴2と基板1との接触角
θp とθv を測定する。
【0018】図2の実施形態と同様に、所望の液晶配向
が得られる配向膜について、上記接触角を予め調べ、以
後のパネルについては、配向膜を形成した段階で接触角
を測定し、上記所望の接触角と比較することにより配向
処理の良否を判断することができる。
【0019】尚、プレチルト角の大きな配向膜では、一
軸配向処理方向に平行な左右(プレチルトの向き、液晶
分子が頭を持ち上げる側と配向膜に接する尾側)で接触
角が異なる場合がある。この場合には、液滴の形状も楕
円から崩れる形状を示すことがあり、それぞれの接触角
や形状からプレチルト角との相関を取ることも可能であ
る。
【0020】図4に本発明の検査方法を実施する配向膜
を設けた液晶素子の一実施形態の部分断面模式図を示
す。図中、41a,41bは通常ガラス等が用いられる
基板、42a,42bはITO等透明電極、44は液晶
化合物、43a,43bは配向膜で少なくとも一方にラ
ビング処理や偏光紫外線照射などによる一軸配向処理が
施されており、該一軸配向処理を施された配向膜につい
て本発明の検査方法を実施する。
【0021】
【実施例】[実施例1]図4に示した構成の液晶素子を
作製した。具体的には、一対のガラス基板上にそれぞ
れ、ITOの透明電極を作り込み、その表面に東レ社製
「LP−64」からなる配向膜を形成し、その表面にラ
ビング処理を施した。ラビング条件は、ローラー直径8
0mm、ローラー回転数1000rpm、押し込み量
0.3mm、基板ステージ速度50mm/secとし、
2回行った。
【0022】上記ラビング処理を施した一対の基板を貼
り合わせてネマチック液晶(チッソ石油化学社製「KN
−4000」)を注入して液晶素子を作製した。得られ
た液晶素子の液晶配向特性を観察したところ、液晶が均
一に配向していることが確認された。
【0023】上記配向膜を別途同じ工程でガラス基板上
に形成し、図2に示した構成の検査装置を用いて、上記
ネマチック液晶を滴下してその扁平率を求めたところ、
14.5%であった。
【0024】比較サンプルとして、基板ステージ速度を
120mm/secで1回とラビング条件を変更する以
外は同じ工程で液晶素子、及び検査用基板を作製した。
その結果、検査用基板における扁平率は4.5%で、液
晶素子の液晶配向は欠陥が多く、所望の配向が得られて
いない領域が多く観察された。
【0025】以上の結果より、扁平率が配向膜の配向規
制力に対応しており、該扁平率を求めることによって配
向膜の良否を判断し得ることがわかる。
【0026】[実施例2]実施例1で作製した検査用基
板を用い、図3に示した構成の検査装置を用いて配向規
制力を評価した。その結果、θp /θv は1.03であ
った。また、比較サンプルについては1.005であっ
た。従って、接触角の比率が配向膜の配向規制力に対応
しており、当該比率を求めることによって配向膜の良否
を判断し得ることがわかる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下のような効果が得られる。 (1)配向処理を施された膜面に生じる、液晶が実際に
影響を受ける配向規制力を直接的に、厳密且つ効果的に
検出することができる。 (2)従来のように、配向規制力の評価のために、評価
用の液晶素子を作製する必要がなくなり、パネル材料や
製作時間を大幅に削減し、生産効率を向上させ、大幅な
コストダウンを図ることが可能となる。 (3)配向処理を施した基板をその場で即座に評価でき
るため、配向処理から評価までの時間差を大幅に短縮す
ることができる。
【0028】よって、本発明によると、液晶素子の製造
において、高度な製品管理が可能となり、高性能、高品
位な液晶素子の大量生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の検査方法の作用の説明図である。
【図2】本発明の検査装置の一実施形態の構成を示す模
式図である。
【図3】本発明の検査装置の他の実施形態の構成を示す
模式図である。
【図4】本発明の製造方法によって得られる液晶素子の
一実施形態の部分断面模式図である。
【符号の説明】
1 表面に一軸配向処理を施した配向膜を設けた基板 2 液晶の液滴 3 配向処理方向 23,24 回転偏光板 25 ディスペンサー 26,36a,36b 照明 27,37a,37b 画像入力装置 28 画像処理装置 29 基板固定ステージ 30 載置台 41a,41b 基板 42a,42b 透明電極 43a,43b 配向膜 44 液晶化合物

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された一軸配向処理を施さ
    れた配向膜の検査方法であって、該配向膜上に液体を滴
    下し、その液滴の形状異方性を測定することにより該配
    向膜の配向規制力を評価することを特徴とする配向膜検
    査方法。
  2. 【請求項2】 上記液体が液晶である請求項1記載の配
    向膜検査方法。
  3. 【請求項3】 上記液晶がネマチック相またはコレステ
    リック相状態である請求項2記載の配向膜検査方法。
  4. 【請求項4】 上記液滴を上面から見た時の長軸と短軸
    とをそれぞれ計測し、その比率より上記配向膜の配向規
    制力を評価する請求項1〜3いずれかに記載の配向膜検
    査方法。
  5. 【請求項5】 上記液滴と配向膜との接触角を、配向処
    理方向に平行な方向と垂直な方向のそれぞれにおいて計
    測し、その比率より上記配向膜の配向規制力を評価する
    請求項1〜3いずれかに記載の配向膜検査方法。
  6. 【請求項6】 基板上に形成された一軸配向処理を施さ
    れた配向膜の検査装置であって、少なくとも、上記配向
    膜上に液体を滴下する手段と、滴下された液体の液滴の
    形状異方性を評価する手段とを有することを特徴とする
    配向膜検査装置。
  7. 【請求項7】 上記液体が液晶である請求項6記載の配
    向膜検査装置。
  8. 【請求項8】 上記液滴の形状を評価する手段が、該液
    滴を上面から見た時の長軸と短軸とをそれぞれ計測して
    扁平率を算出する手段である請求項6または7記載の配
    向膜検査装置。
  9. 【請求項9】 上記液滴の形状を評価する手段が、該液
    滴と配向膜との接触角を、配向処理方向に平行な方向と
    垂直な方向のそれぞれにおいて計測してその比率を算出
    する手段である請求項6または7記載の配向膜検査装
    置。
  10. 【請求項10】 一対の基板間に液晶を挟持してなる液
    晶素子の製造方法であって、少なくとも一方の基板表面
    に一軸配向処理を施された配向膜を形成し、該配向膜を
    請求項1〜5のいずれかに記載の検査方法によって検査
    する工程を有することを特徴とする液晶素子の製造方
    法。
  11. 【請求項11】 上記配向膜の配向処理方法が、ラビン
    グ処理である請求項10記載の液晶素子の製造方法。
  12. 【請求項12】 上記配向膜の配向処理方法が、偏光紫
    外線照射である請求項10記載の液晶素子の製造方法。
JP435898A 1998-01-13 1998-01-13 配向膜検査方法、検査装置、及び液晶素子の製造方法 Withdrawn JPH11202333A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1318904C (zh) * 2004-05-21 2007-05-30 友达光电股份有限公司 配向膜的定向检测方法及装置
JP2008046110A (ja) * 2006-07-20 2008-02-28 Canon Inc 液滴の形状計測方法及び装置
KR101305366B1 (ko) * 2006-12-07 2013-09-06 엘지디스플레이 주식회사 러빙 검사 방법
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