JPH09126891A - 液晶表示素子の製造方法並びに配向特性検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、液晶表示パネルを組み上げる
前にラビング加工された液晶配向膜の配向特性を検査し
て不良品については組み付けないようにして液晶表示素
子の歩留りを向上させて生産コストを低減するようにし
た液晶表示素子の製造方法を提供することにある。 【解決手段】本発明は、透明電極が形成されたガラス基
板上に形成される液晶を配向させるための有機物からな
る配向膜の配向特性を透過型の偏光解析法によりインラ
インまたはオフラインでモニタして液晶表示素子を製造
することを特徴とする液晶表示素子の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板の上に
透明電極を形成し、その上に有機薄膜を形成し、この有
機薄膜をラビングして良品の液晶配向膜を得、液晶を封
入して液晶表示素子を製造する液晶表示素子の製造方法
及び液晶配向膜等における配向特性を検査する配向特性
検査方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、例えば液晶表示素子のマルチメディ
アへの応用性が高いことから、液晶表示素子に対する期
待は益々高まり、市場からは液晶表示素子の高精彩化・
高視野角化などが要求されている。その要求を満たすた
めに、液晶表示素子の製造に於いて、液晶分子に均一で
安定な配列をもたらすことは必要不可欠の技術となっ
た。ポリイミド等の有機薄膜表面をレーヨン等の繊維を
植毛した布で一定方向に軽く擦るラビング法は、液晶分
子に一定のプレティルト角を持たせ且つ液晶分子を液晶
表示素子面内で均一に配向させる最も簡便且つ安価な手
法として、液晶表示素子製造に於いて一般的に用いられ
ている。その他の液晶配向方法に関する記述は、例え
ば、松本正一・角田市良共著「液晶の基礎と応用」（工
業調査会、１９９１年）、第５章に詳しい。市場から
は、また、液晶表示素子の低価格化も要求されている。
液晶表示素子を大量生産する為には、簡便且つ低コスト
で液晶分子の均一配向処理を一定して行うことが技術的
に重要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ラビング法は、レーヨ
ン等の繊維を植毛した布を巻き付けた金属製円筒形ロー
ラーを回転させて有機薄膜表面を一定方向に擦ることに
よって、有機薄膜を液晶配向膜とする方法である。ラビ
ング法に用いられるラビング装置自体の構造は単純であ
り、ラビング装置の条件は、ローラーの回転数、基板の
送り速度、繊維を植毛した布を巻き付けたローラーと有
機薄膜付きガラス基板との間隔（これは「切り込み量」
と呼ばれている）、基板に対するローラー回転軸の角度
等のパラメーターによって決定する。ところが、これら
のパラメータが基板面内でばらつくと、液晶分子は液晶
表示素子面内で均一に配向せず、色ムラ、輝度ムラ等を
起こし、不良素子となる。また、ラビング装置の条件設
定は一定であっても、量産しているうちにラビング用布
に植毛した繊維の磨耗や劣化によって、ラビングされた
有機薄膜の物理的・化学的状態は異なってくる。従来
は、ラビングされた有機薄膜の状態の判定、つまり、ラ
ビング工程の良否判定は、実際に液晶表示パネルを組み
上げた後、点灯試験を行うことによって行われていた。

【０００４】従って、実際に液晶表示パネルを組み上げ
た後でないと、ラビング工程における不良を見付けるこ
とができず、大量の不良液晶表示素子を生産することに
なり、生産コストを増大させることとなっていた。

【０００５】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
液晶表示パネルを組み上げる前にラビング加工された液
晶配向膜の配向特性を検査して不良品については組み付
けないようにして液晶表示素子の歩留りを向上させて生
産コストを低減するようにした液晶表示素子の製造方法
を提供することにある。

【０００６】また本発明の他の目的は、液晶配向膜等に
おける配向特性を検査する配向特性検査方法及びその装
置を提供することにある。

【０００７】また本発明の他の目的は、液晶配向膜等に
おける配向特性を高速で検査する配向特性検査方法及び
その装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、透明電極が形成されたガラス基板上に形
成される液晶を配向させるための有機物からなる配向膜
の配向特性をインラインまたはオフラインでモニタして
液晶表示素子を製造することを特徴とする液晶表示素子
の製造方法である。

【０００９】また本発明は、透明電極が形成されたガラ
ス基板上に形成される液晶を配向させるための有機物か
らなる配向膜の配向特性を透過型の偏光解析法によりイ
ンラインまたはオフラインでモニタして液晶表示素子を
製造することを特徴とする液晶表示素子の製造方法であ
る。

【００１０】また本発明は、透明電極が形成されたガラ
ス基板上に、液晶を配向させるための有機物からなる配
向膜前駆体を塗布し、この塗布された配向膜前駆体を加
熱して配向膜を形成する配向膜形成工程と、該配向膜形
成工程によって形成された配向膜を前記ガラス基板面に
対して平行にラビング加工するラビング加工工程と、該
ラビング加工工程で加工された配向膜の配向特性を透過
型の偏光解析法で測定する配向特性測定工程とを有する
ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法である。

【００１１】また本発明は、透明電極が形成されたガラ
ス基板上に、液晶を配向させるための有機物からなる配
向膜前駆体を塗布し、この塗布された配向膜前駆体を加
熱して配向膜を形成する配向膜形成工程と、該配向膜形
成工程によって形成された配向膜を前記ガラス基板面に
対して平行にラビング加工するラビング加工工程と、該
ラビング加工工程で加工された配向膜の配向特性を透過
型の偏光解析法で測定する配向特性測定工程と、該配向
特性測定工程で測定された良品の配向膜が形成されたガ
ラス基板の間に液晶を封入する液晶封入工程とを有する
ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法である。

【００１２】また本発明は、透明電極が形成されたガラ
ス基板上に、液晶を配向させるための有機物からなる配
向膜前駆体を塗布し、この塗布された配向膜前駆体を加
熱して配向膜を形成する配向膜形成工程と、該配向膜形
成工程によって形成された配向膜を前記ガラス基板面に
対して平行にラビング加工するラビング加工工程と、該
ラビング加工工程で加工された配向膜の配向特性を透過
型の偏光解析法で測定する配向特性測定工程と、該配向
特性測定工程で測定された配向膜の配向特性に基づいて
前記ラビング加工工程にフィードバックしてラビング加
工条件を制御するラビング加工条件制御工程と、前記配
向特性測定工程で測定された良品の配向膜が形成された
ガラス基板の間に液晶を封入する液晶封入工程とを有す
ることを特徴とする液晶表示素子の製造方法である。

【００１３】また本発明は、前記液晶表示素子の製造方
法における前記配向特性測定工程において、偏光光を照
射して配向膜付きガラス基板を透過した光波束の進行方
向に垂直な面内におけるほぼ直交二方向の位相差を算出
して配向特性を測定することを特徴とする。また本発明
は、前記液晶表示素子の製造方法における前記配向特性
測定工程において、偏光光を照射して配向膜付きガラス
基板を透過した光波束の進行方向に垂直な面内における
ほぼ直交二方向の振幅透過率比または該振幅透過率比の
正接または該振幅透過率比の正接の逆関数を算出して配
向特性を測定することを特徴とする。

【００１４】また本発明は、特定方向に偏光させた光波
束を配向特性を有する試料に照射し、該試料を透過し、
前記偏光光の方位角に対してほぼ９０度の角度をなすよ
うに設置された検光子を通過した光波束を検出器により
受光して信号に変換し、この変換された信号に基づいて
前記試料の配向特性を検査することを特徴とする配向特
性検査方法である。

【００１５】また本発明は、特定方向に偏光させた光波
束を照射する照射光学系と、前記照射光学系で偏光され
た偏光光の方位角に対してほぼ９０度の角度をなすよう
に設置された検光子と、前記照射光学系で偏光された光
波束を試料に照射して試料を透過した光波束の内、前記
検光子を通過した光波束を受光して信号に変換する検出
器とを備え、該検出器から得られる信号に基づいて前記
試料の配向特性を検査するように構成したことを特徴と
する配向特性検査装置である。

【００１６】また本発明は、前記配向特性検査装置にお
いて、更に前記照射光学系から照射される光波束の位相
を変調させる変調光学系を備えたことを特徴とする。

【００１７】また本発明は、液晶表示素子の量産ライン
において液晶表示素子のラビング工程の状況をインライ
ンで透過型の偏光解析によって常時モニタして液晶表示
素子を製造することを特徴とするものである。また本発
明は、偏光解析法によって、光波の進行方向に垂直な面
内の直交二方向の位相差を表すデルタ（Δ）と光波の進
行方向に垂直な面内の直交二方向の振幅比を代表するプ
サイ（Ψ）の両方若しくはいずれか一方の値を測定して
配向膜の配向特性を測定してラビング工程終了後の配向
膜付き基板を次工程に送るか否かの判定を行うととも
に、ラビング工程の条件変動を常時モニタすることを特
徴とする。

【００１８】また本発明は、液晶表示素子を組み上げた
時に液晶表示素子全面に亙って液晶分子が均一に配向し
且つ電圧印加時に表示ムラがでないように、液晶表示素
子を組み上げる前に、即ちラビング加工後、配向膜の配
向特性を偏光解析法によって検査できるようにしたこと
を特徴とするものである。

【００１９】また本発明は、偏光子の方位角と検光子の
方位角を直交する位置関係に設定し且つ偏光子の方位角
と試料のラビング方向が−３０度から＋３０度の或一定
角度を為すように偏光解析装置の光学系と前記試料との
位置関係を固定することを特徴とする。

【００２０】以上説明したように、本発明によれば、液
晶表示パネルを組み上げる前にラビング加工された液晶
配向膜の配向特性を検査して不良品については組み付け
ないようにして、高性能液晶表示素子の製造歩留まりを
大幅に向上させると共に、量産ラインにおける生産コス
トの大幅な低減を実現することができる効果を奏する。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を用いて具
体的に説明する。

【００２２】まず、本発明に係る液晶表示素子の製造方
法について説明する。

【００２３】図１に本発明に係る液晶表示素子の製造工
程を示す。図２にはトランジスタが形成された基板の断
面構造を示す。図３には、トランジスタが形成された基
板に対向する基板の構造を示す。図４には図２に示す基
板と図３に示す基板が組み込まれて液晶が封入された液
晶表示素子の断面構造を示す。

【００２４】まずトランジスタが形成された基板につい
て説明する。即ち、ゲート配線形成工程１１は、図２に
示すようにガラス基板５３上にＡｌ等のゲート配線５４
をスパッタ等によって形成した後、露光エッチングによ
って形成する工程である。その後ゲート配線５４上に酸
化膜を形成する。ＩＴＯ透明電極形成工程１２は、更に
ＩＴＯ（インディウム−錫系酸化物）をスパッタ成膜
し、露光エッチングによって透明電極５６を形成する工
程である。絶縁膜形成工程１３は、ＳｉＮｘ等の絶縁膜
５７を形成する工程である。トランジスタ・ソース・ド
レイン形成工程１４は、ａＳｉ等のトランジスタ５８を
形成し、それに対してソース電極６０およびドレイン線
６０を形成する工程である。パッシベーション膜形成工
程１５は、ＳｉＮｘ等のパッシベーション膜６２を形成
する工程である。配向膜形成工程１６は、この上に有機
高分子薄膜としてポリイミド薄膜６３を成膜する工程で
ある。このポリイミド薄膜６３は、ポリイミドワニスと
して、例えば日産化学製のＳＥ−６１０を用いて印刷
し、焼成温度約２３０〜２８０℃で約１０〜１５分間焼
成して成膜した。ラビング加工工程１７は、配向膜形成
工程１６で成膜された有機高分子薄膜６３に対して、半
径約３０〜５０ｍｍのローラーにレーヨン等の繊維を植
毛した布を巻き付け、回転数を約２０００〜３０００ｒ
ｐｍにし、基板の送り速度を約５０〜１２０ｍｍ／ｓｅ
ｃにし、切り込み量を１１〜１３（任意単位）にし、基
板の一辺に対して０度の方向にラビング加工する工程で
ある。透過型の偏光解析法による配向膜の配向特性検査
工程１８は、上記ラビング加工工程１７で有機高分子薄
膜としてのポリイミド薄膜６３に対してラビング加工さ
れた配向膜の配向特性、即ちラビング加工によって高分
子鎖であるポリイミド分子鎖が延伸方向（ラビング方
向）とほぼ平行に配列する度合いを、偏光解析における
偏光子方位とラビング方位との成す角度θと偏光子３６
により直線偏光されて照射されて透過した光波束の進行
方向に垂直な面内における直交二方向（ｘ，ｙ方向）の
位相差を表すデルタ（Δ）または偏光子３６により直線
偏光されて照射されて透過した光波束の進行方向に垂直
な面内における直交二方向（ｘ，ｙ方向）の振幅透過率
比の正接の逆関数を表すプサイ（Ψ）との関係から算出
して良品であるか否かの検査をする工程である。もし、
透過型の偏光解析法による配向膜の配向特性検査工程１
８において、ラビング加工された基板が不良と判定され
た時は、次の組立工程（液晶封入工程）２３に送りこむ
ことをやめ、製造ラインから抜き取る（排除する）。ま
た透過型の偏光解析法による配向膜の配向特性検査工程
１８において、ラビング加工された基板が不良と判定さ
れた時は、同時にラビング加工工程１７にフィードバッ
ク２４を掛けてラビング条件（ローラーの回転数、基板
の送り速度、レーヨン等の繊維を植毛した布を巻き付け
たローラーと有機高分子薄膜付き基板との間隙（切り込
み量）、基板に対するローラー回転軸の角度、レーヨン
等の繊維を植毛した布を巻き付けたローラーの交換等）
の修正を行って、ラビング加工工程１７において不良品
を製造することを無くすことができる。特に、ラビング
加工工程１７において、ラビング条件が一定であったと
しても、量産している内にラビング用布に植毛した繊維
の磨耗や劣化によってラビングされた有機高分子薄膜６
３の物理的・化学的状態が異なってきて、透過型の偏光
解析法による配向膜の配向特性検査工程１８において、
不良品と判定されることになる。従って、透過型の偏光
解析法による配向膜の配向特性検査工程１８において、
ラビング加工された基板が不良品と判定された時は、同
時にラビング加工工程１７にフィードバック２４を掛け
てラビング条件の内、特に繊維を植毛した布を巻き付け
たローラーと有機高分子薄膜付き基板との間隙（切り込
み量）を変えたり、新しいローラーと交換したりする修
正作業が必要となる。

【００２５】次にトランジスタが形成された基板に対向
する基板について説明する。即ち、カラーフィルタ形成
工程２６は、ガラス基板６４上にカラーフィルタ層６５
を形成する工程である。ＩＴＯ透明電極形成工程１９
は、カラーフィルタ形成工程２６で形成されたカラーフ
ィルタ層６５上にＩＴＯ（インディウム−錫系酸化物）
をスパッタ成膜し、露光エッチングによって透明電極６
６を形成する工程である。配向膜形成工程２０は、この
上に有機高分子薄膜としてポリイミド薄膜６７を成膜す
る工程である。このポリイミド薄膜６７は、ポリイミド
ワニスとして、例えば日産化学製のＳＥ−６１０を用い
て印刷し、焼成温度約２３０〜２８０℃で約１０〜１５
分間焼成して成膜した。ラビング加工工程２１は、配向
膜形成工程２０で成膜された有機高分子薄膜６７に対し
て、半径約３０〜５０ｍｍのローラーにレーヨン等の繊
維を植毛した布を巻き付け、回転数を約２０００〜３０
００ｒｐｍにし、基板の送り速度を約５０〜１２０ｍｍ
／ｓｅｃにし、切り込み量を１１〜１３（任意単位）に
し、基板の一辺に対して０度の方向にラビング加工する
工程である。透過型の偏光解析法による配向膜の配向特
性検査工程２２は、上記ラビング加工工程２１で有機高
分子薄膜としてのポリイミド薄膜６７に対してラビング
加工された配向膜の配向特性、即ちラビング加工によっ
て高分子鎖であるポリイミド分子鎖が延伸方向（ラビン
グ方向）とほぼ平行に配列する度合いを、偏光解析にお
ける偏光子方位とラビング方位との成す角度θと偏光子
３６により直線偏光されて照射されて透過した光波束の
進行方向に垂直な面内における直交二方向（ｘ，ｙ方
向）の位相差を表すデルタ（Δ）または偏光子３６によ
り直線偏光されて照射されて透過した光波束の進行方向
に垂直な面内における直交二方向（ｘ，ｙ方向）の振幅
透過率比の正接の逆関数を表すプサイ（Ψ）との関係か
ら算出して良品であるか否かの検査をする工程である。
もし、透過型の偏光解析法による配向膜の配向特性検査
工程２２において、ラビング加工された基板が不良と判
定された時は、次の組立工程（液晶封入工程）２３に送
りこむことをやめ、製造ラインから抜き取る（排除す
る）。また透過型の偏光解析法による配向膜の配向特性
検査工程２２において、ラビング加工された基板が不良
と判定された時は、同時にラビング加工工程２１にフィ
ードバック２５を掛けてラビング条件（ローラーの回転
数、基板の送り速度、レーヨン等の繊維を植毛した布を
巻き付けたローラーと有機高分子薄膜付き基板との間隙
（切り込み量）、基板に対するローラー回転軸の角度、
レーヨン等の繊維を植毛した布を巻き付けたローラーの
交換等）の修正を行って、ラビング加工工程２１におい
て不良品を製造することを無くすことができる。特に、
ラビング加工工程２１において、ラビング条件が一定で
あったとしても、量産している内にラビング用布に植毛
した繊維の磨耗や劣化によってラビングされた有機高分
子薄膜６３の物理的・化学的状態が異なってきて、透過
型の偏光解析法による配向膜の配向特性検査工程２２に
おいて、不良品と判定されることになる。従って、透過
型の偏光解析法による配向膜の配向特性検査工程２２に
おいて、ラビング加工された基板が不良品と判定された
時は、同時にラビング加工工程２１にフィードバック２
５を掛けてラビング条件の内、特に繊維を植毛した布を
巻き付けたローラーと有機高分子薄膜付き基板との間隙
（切り込み量）を変えたり、新しいローラーと交換した
りする修正作業が必要となる。

【００２６】次に液晶封入工程（組立工程）２３におい
て、透過型の偏光解析法による配向膜の配向特性検査工
程１８において良品と判定された基板と透過型の偏光解
析法による配向膜の配向特性検査工程２２において良品
と判定された基板とに対して、基板周辺にシール材を塗
布し、配向膜６３と配向膜６７との間にスペーサー用ビ
ーズを分散してキャップ出しを行い、シール材硬化等を
した後、例えばメルク社製のＥ８なる液晶を注入及び封
入し、ドメインの境界をなくすようにベークして図４に
示す液晶表示素子を製造する工程である。即ち、液晶封
入工程（組立工程）２３により図４に示す液晶表示素子
が完成される。

【００２７】次に透過型の偏光解析法による配向膜の配
向特性検査工程１８及び２２において行う検査について
説明する。図５は、本発明に係るガラス基板５３及び６
４上の有機高分子薄膜としてのポリイミド薄膜６３及び
６７に対してラビング加工するラビング加工装置８１と
透過型の偏光解析法による配向膜の配向特性検査装置８
２とその後液晶封入工程（組立工程）２３における基板
周辺にシール材を塗布する装置８３とを備えた量産用製
造ラインを示す図である。図６は、本発明に係る透過型
の偏光解析法による配向膜の配向特性検査装置の一実施
例を示す模式図である。即ち、図５に示すように、ラビ
ング加工装置８１は有機高分子薄膜６３及び６７に対し
て、半径約３０〜５０ｍｍのローラーにレーヨン等の繊
維を植毛した布を巻き付け、回転数を約２０００〜３０
００ｒｐｍにし、基板の送り速度を約５０〜１２０ｍｍ
／ｓｅｃにし、切り込み量を１１〜１３（任意単位）に
し、基板の一辺に対して０度の方向にラビング加工する
装置である。そしてこのラビング加工装置８１におい
て、有機高分子薄膜としてのポリイミド薄膜６３及び６
７に対してラビング加工が施された基板は、搬送手段に
より高分子鎖であるポリイミド分子鎖の延伸方向である
ラビング方向を維持された状態で、透過型の偏光解析法
による配向膜の配向特性検査装置８２に搬入される。特
にラビング加工装置８１におけるラビング加工は、基板
の一辺を基準にして行われるため、ラビング方向は基板
の一辺を基準にして決定される。透過型の偏光解析法に
よる配向膜の配向特性検査装置８２は、図６に示すよう
に構成されている。検査装置８２において、ラビング加
工装置８１から搬入されてラビング方向が維持された有
機高分子薄膜付き基板４０は、サーボモーターを用いる
ことで矢印方向に高速走査が可能な試料ステージ３９上
に載置される。即ち、試料ステージ３９上に形成された
基準出し突起に有機高分子薄膜付き基板４０の一辺を当
接することによって、有機高分子薄膜付き基板４０に形
成されたラビング方向が試料ステージ３９に対して合わ
された状態で載置されることになる。

【００２８】例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザーのような光源
３１を出た光波束３２は、ビームスプリッタ４７によっ
て、紙面に対して垂直方向（紙面の奥行き方向）に複数
の光波束に分割される。ビームスプリッタ４７で分割さ
れた各光波束３２は、ビーム・エキスパンダ３３によっ
て光波束径が拡大されて光波束３４に変換される。各ビ
ーム・エキスパンダ３３で変換された光波束３４は、反
射鏡３５によって鉛直上向きに反射される。各反射鏡３
５で反射された光波束は、任意の方位に調整が可能な偏
光子３６によって特定の方向に直線偏光した光波束に変
換され、任意の方位に位相調整が可能な位相変調素子３
７に入射される。位相変調素子３７は、例えば５０ｋＨ
ｚ程度の周波数でピエゾ素子を駆動することによって直
線偏光の光に対して回転位相を付与させるものである。
このように各直線偏光の光に対して各位相変調素子３７
によって回転位相が付与された光波束を有機高分子薄膜
付き基板４０に入射される。有機高分子薄膜付き基板４
０を透過した各光波束は、偏光子３６の方位角と９０度
の角度を為すように設置した各検光子４２に入射し、各
偏光子３６によって変換された直線偏光光がそのまま直
進したものは、各検光子４２によって遮光され、それ以
外に変換された光は各検光子４２を透過することにな
る。各検光子４２を透過した光波束４３の偏光状態は検
出器４４で検出されて信号に変換される。データ処理系
４５は、各検出器４４から検出される各検光子４２を透
過した光波束４３の偏光状態を示す信号に基づいて、有
機高分子薄膜としてのポリイミド薄膜６７に対してラビ
ング加工された配向膜の配向特性、即ちラビング加工に
よって高分子鎖であるポリイミド分子鎖が延伸方向（ラ
ビング方向）とほぼ平行に配列する度合いを算出し、こ
の算出された配向膜の配向特性（配列する度合い）に基
づいて良品であるか否かについて判定するものである。
なお、データ処理系４５は、各検出器４４から検出され
る各検光子４２を透過した光波束４３の偏光状態を示す
信号に基づいて、偏光子３６により直線偏光されて照射
されて透過した光波束の進行方向に垂直な面内における
直交二方向（ｘ，ｙ方向）の位相差を表すデルタ（Δ）
または偏光子３６により直線偏光されて照射されて透過
した光波束の進行方向に垂直な面内における直交二方向
（ｘ，ｙ方向）の振幅透過率比の正接の逆関数を表すプ
サイ（Ψ）を算出し、この算出されたデルタ（Δ）また
はプサイ（Ψ）が基準の範囲内にあるか否かについて判
定して良品であるか否かについて判定しても良い。デー
タ処理系４５において、デルタ（Δ）またはプサイ
（Ψ）を算出する場合には、上記位相変調素子３７は必
要とすることもある。しかし、ラビング加工方向に対し
て偏光子３６および検光子４２の向きを合わせる調整作
業において、上記位相変調素子３７は必要となる。な
お、ビーム・エキスパンダ３３から検出器４４までの組
みを、試料ステージ３９の走査方向に対して直角方向に
複数配列したのは、試料ステージ３９を一方向に走査す
るだけで、有機高分子薄膜付き基板４０を全面について
配向特性を検査することができるためである。また検査
装置８２おいて、全ての有機高分子薄膜付き基板４０に
ついて検査しても良い。しかし、検査装置８２おいて、
ラビング加工装置８１において、変化が生じる少なくと
も有機高分子薄膜付き基板４０についてロット毎に検査
をする必要がある。また検査装置８２において、有機高
分子薄膜付き基板４０が不良品と判定されたとき、その
情報８４をラビング加工装置８１にフィードバックする
ことにより、ラビング条件（ローラーの回転数、基板の
送り速度、レーヨン等の繊維を植毛した布を巻き付けた
ローラーと有機高分子薄膜付き基板との間隙（切り込み
量）、基板に対するローラー回転軸の角度、レーヨン等
の繊維を植毛した布を巻き付けたローラーの交換等）の
修正を行って、ラビング加工工程２１において不良品を
製造することを無くすことができる。

【００２９】ところで、検査装置８２において、光の透
過による偏光状態の変化を測定することによって有機高
分子薄膜付き基板４０における有機高分子薄膜６７に対
してラビング加工された配向膜の配向特性を検査するこ
とができる。即ち偏光状態として次の（数１）式の関係
を有する複素透過係数比ρで表現することができる。

【００３０】 ρ＝γx／γy＝ｔａｎΨ・ｅｘｐ（ｉΔ） （数１） ｔａｎΨは、振幅透過率比を示す。Δは相対的位相差を
示す。γx は複素透過率のｘ方向成分を示す。γy は複
素透過率のｙ方向成分を示す。

【００３１】即ち、ラビング加工された配向膜付き基板
４０に対して偏光解析測定を行い、偏光解析装置８２に
おいて偏光子方位とラビング方位のなす角度を変化させ
ると、偏光解析測定によって得られるデルタ（Δ）とプ
サイ（Ψ）の大きさも変化することを見出して、配向膜
の配向特性を検査することができることが確認できた。

【００３２】図７には、基板の一辺に対して０度の方向
にラビングした配向膜付き基板４０に関して偏光解析測
定を行い、偏光解析装置８２の偏光子方位とラビング方
位のなす角度θとΔの関係を極座標に示した。θを５度
ずつ変化させ、Δの測定値を隣り合ったθの間で結んだ
曲線が極座標内に示されている。θの変化に伴い、Δの
値は−０．３３２度から＋０．３８６度の間で変化して
いる。曲線内部が白抜きになっているθの領域ではΔは
正の値をとり、曲線内部に斜線を施したθの領域ではΔ
は負の値をとる。日産化学製のＳＥ−６１０を原料にポ
リイミド膜を作成した後、ポリイミド膜を延伸し、延伸
方向と偏光子方位との為す角をθとして同様の偏光解析
測定を行い図７と同様のΔ、θの関係を極座標表示した
結果、図７と同様の図形が描かれ、延伸方向と平行方向
に極座標における正の最大値が現れる。ラビング加工に
よって有機高分子膜を延伸すると、延伸方向と平行方向
に高分子鎖が配列する。上記したように延伸したポリイ
ミド膜に関する偏光解析測定結果、並びにポリイミド分
子鎖に平行な方向の屈折率と分子鎖に垂直な方向の屈折
率の大きさが異なることから、ポリイミド薄膜をラビン
グすることによりポリイミド分子鎖がラビング方向とほ
ぼ平行に配列し、配列したポリイミド分子鎖との分子間
力により液晶分子が規則正しく配列することが推考でき
る。この分子鎖が配列する度合いは上記Δ、Ψの値に反
映されており、この値をラビング工程のインラインモニ
タの基準に使用することは極めて有用である。

【００３３】図８には、ラビングをしない試料及びラビ
ング条件（半径約３０〜５０ｍｍのローラーにレーヨン
等の繊維を植毛した布を巻き付け、回転数を約２０００
〜３０００ｒｐｍにし、基板の送り速度を約５０〜１２
０ｍｍ／ｓｅｃにした）で切り込み量のみを変化させた
各試料ごとにΔの最大値を示したものである。各試料を
用いて液晶表示素子を作製し、液晶表示素子の点灯試験
を行って液晶表示素子としての良否を判定し、良品と判
定されたものに関してのΔの適正範囲を示す。この図８
に示したのは日産化学製のＳＥ−６１０を原料とした液
晶配向膜とメルク社製のＥ８を液晶材料とした場合の組
み合わせに於けるΔの適正範囲である。このΔの適正範
囲はポリイミド材料及び液晶材料に依存するものであ
り、各材料の組み合わせごとに図８のような関係を求め
る必要がある。量産ラインで用いる材料はほぼ一定して
いるので頻繁にそのような関係を求める必要は無い。ま
た、Ψにおいても同様に適正範囲を決めることができ
る。従って、検査装置（偏光解析装置）８２におけるデ
ータ処理系４５にこのように決定されたΔまたはΨの適
正範囲を入力して検査基準とすることによって、ラビン
グ加工された配向膜の配向特性の検査（良品であるか否
かの検査）をすることができる。このようにラビング工
程のインラインモニタまたはオフラインモニタの基準に
使用することは極めて有用である。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、液晶表示素子製造ライ
ンに於けるラビング工程の状況をインラインまたはオフ
ラインでモニタできるため、不良品を組み付けることを
防止して高性能液晶表示素子を高歩留まりで製造するこ
とができる効果を奏する。

【００３５】また本発明によれば、液晶表示素子製造ラ
インに於けるラビング工程の状況をインラインまたはオ
フラインでモニタしてラビング工程にフィードバックを
掛けてラビング条件等を修正することによって、高性能
液晶表示素子を高歩留まりで製造して生産コストを大幅
に低減することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示素子の製造工程を示す図
である。

【図２】本発明に係る液晶表示素子におけるトランジス
タが形成される基板の部分断面を示す図である。

【図３】本発明に係る液晶表示素子におけるトランジス
タが形成される基板に対向する基板の部分断面を示す図
である。

【図４】本発明に係る液晶表示素子を示す部分断面図で
ある。

【図５】本発明に係る液晶表示素子の量産製造ラインの
一部を示した図である。

【図６】本発明に係る配向膜の配向特性を検査する検査
装置（偏光解析装置）の一実施例の概略構成を示す模式
図である。

【図７】本発明に係る偏光解析装置において偏光子方位
とラビング方位との間の角度変化（θ）と偏光解析測定
によって得られるデルタ（Δ）との関係を極座標表示し
た図である。

【図８】ラビングの切り込み量と偏光解析測定によって
得られるデルタ（Δ）との関係を示した図である。

【符号の説明】

１６、２０…配向膜形成工程、 １７、２１…ラビング
加工工程 １８、２２…透過型の偏光解析法による配向膜の配向特
性検査工程 ２３…液晶封入工程（組立工程） ３１…光源、 ３２…光波束、 ３３…ビーム・エキス
パンダー ３５…反射鏡、 ３６…偏光子、 ３７…位相変調素子 ３９…試料ステージ、 ４０…有機薄膜付き液晶表示素
子用基板 ４２…検光子、 ４４…検出器、 ４５…データ処理系 ５６、６６…透明電極、 ６３、６７…有機高分子薄膜
（ポリイミド薄膜） ８１…ラビング加工装置、 ８２…検査装置（偏光解析
装置） ８３…シール材塗布装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺尾 弘 千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製 作所電子デバイス事業部内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明電極が形成されたガラス基板上に形成
   される液晶を配向させるための有機物からなる配向膜の
   配向特性をインラインまたはオフラインでモニタして液
   晶表示素子を製造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】透明電極が形成されたガラス基板上に形成
   される液晶を配向させるための有機物からなる配向膜の
   配向特性を透過型の偏光解析法によりインラインまたは
   オフラインでモニタして液晶表示素子を製造することを
   特徴とする液晶表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】透明電極が形成されたガラス基板上に、液
   晶を配向させるための有機物からなる配向膜前駆体を塗
   布し、この塗布された配向膜前駆体を加熱して配向膜を
   形成する配向膜形成工程と、該配向膜形成工程によって
   形成された配向膜を前記ガラス基板面に対して平行にラ
   ビング加工するラビング加工工程と、該ラビング加工工
   程で加工された配向膜の配向特性を透過型の偏光解析法
   で測定する配向特性測定工程とを有することを特徴とす
   る液晶表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】透明電極が形成されたガラス基板上に、液
   晶を配向させるための有機物からなる配向膜前駆体を塗
   布し、この塗布された配向膜前駆体を加熱して配向膜を
   形成する配向膜形成工程と、該配向膜形成工程によって
   形成された配向膜を前記ガラス基板面に対して平行にラ
   ビング加工するラビング加工工程と、該ラビング加工工
   程で加工された配向膜の配向特性を透過型の偏光解析法
   で測定する配向特性測定工程と、該配向特性測定工程で
   測定された良品の配向膜が形成されたガラス基板の間に
   液晶を封入する液晶封入工程とを有することを特徴とす
   る液晶表示素子の製造方法。
5. 【請求項５】透明電極が形成されたガラス基板上に、液
   晶を配向させるための有機物からなる配向膜前駆体を塗
   布し、この塗布された配向膜前駆体を加熱して配向膜を
   形成する配向膜形成工程と、該配向膜形成工程によって
   形成された配向膜を前記ガラス基板面に対して平行にラ
   ビング加工するラビング加工工程と、該ラビング加工工
   程で加工された配向膜の配向特性を透過型の偏光解析法
   で測定する配向特性測定工程と、該配向特性測定工程で
   測定された配向膜の配向特性に基づいて前記ラビング加
   工工程にフィードバックしてラビング加工条件を制御す
   るラビング加工条件制御工程と、前記配向特性測定工程
   で測定された良品の配向膜が形成されたガラス基板の間
   に液晶を封入する液晶封入工程とを有することを特徴と
   する液晶表示素子の製造方法。
6. 【請求項６】前記配向特性測定工程において、偏光光を
   照射して配向膜付きガラス基板を透過した光波束の進行
   方向に垂直な面内におけるほぼ直交二方向の位相差を算
   出して配向特性を測定することを特徴とする請求項３ま
   たは４または５記載の液晶表示素子の製造方法。
7. 【請求項７】前記配向特性測定工程において、偏光光を
   照射して配向膜付きガラス基板を透過した光波束の進行
   方向に垂直な面内におけるほぼ直交二方向の振幅透過率
   比または該振幅透過率比の正接または該振幅透過率比の
   正接の逆関数を算出して配向特性を測定することを特徴
   とする請求項３または４または５記載の液晶表示素子の
   製造方法。
8. 【請求項８】特定方向に偏光させた光波束を配向特性を
   有する試料に照射し、該試料を透過し、前記偏光光の方
   位角に対してほぼ９０度の角度をなすように設置された
   検光子を通過した光波束を検出器により受光して信号に
   変換し、この変換された信号に基づいて前記試料の配向
   特性を検査することを特徴とする配向特性検査方法。
9. 【請求項９】特定方向に偏光させた光波束を照射する照
   射光学系と、前記照射光学系で偏光された偏光光の方位
   角に対してほぼ９０度の角度をなすように設置された検
   光子と、前記照射光学系で偏光された光波束を試料に照
   射して試料を透過した光波束の内、前記検光子を通過し
   た光波束を受光して信号に変換する検出器とを備え、該
   検出器から得られる信号に基づいて前記試料の配向特性
   を検査するように構成したことを特徴とする配向特性検
   査装置。
10. 【請求項１０】更に前記照射光学系から照射される光波
    束の位相を変調させる変調光学系を備えたことを特徴と
    する請求項９記載の配向特性検査装置。