JPH10268311A - 液晶セルおよびその配向処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶の配向むらが目視認識されないようにし
た液晶セル１およびその配向処理方法を提供する。 【解決手段】 対向する両電極基板１０、２０の間には
ストライプ状の複数の透明電極１４、２４により格子状
の複数の画素Ａが形成されている。電極基板１０、２０
の各配向膜１６、２６は、電極基板１０、２０をステー
ジ７２に固定し、ステージ７２を移動させてラビングロ
ーラ７０でラビングすることにより、配向処理されてい
る。配向処理の際、ラビングローラ７０の１回転中のラ
ビングローラ７０とステージ７２との相対移動距離Ｌ
を、画素Ａの２画素幅内となるようにして、ラビングロ
ーラ７０の偏心に起因する縞状の液晶配向むらの１ピッ
チが、この２画素幅内に入るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶セルおよびそ
の配向処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶セルの一般的な配向処理方法
として、特開昭６３−２４０５２２号公報に記載のもの
が提案されている。これは、電極基板をステージに設置
するとともに、電極基板と対向してラビング布を巻いた
ラビングローラを設置し、ラビングローラを回転させる
とともにステージを一定方向に移動させて、電極基板の
配向膜表面をラビングするものである。

【０００３】そして、ラビング密度は、（（πｒ×Ｎ−
Ｖ）／Ｖ）と定義され、ラビング時には、このラビング
密度は、１５〜１０００の範囲に設定されている。ここ
で、ｒ（ｃｍ）はラビング布を巻いたラビングローラの
直径、Ｎ（ｒｐｍ）はラビングローラの回転数、Ｖ（ｃ
ｍ／ｍｉｎ）はステージすなわち電極基板の移動速度を
表す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等の検討によ
れば、液晶セルを上記した従来配向処理方法を用いてラ
ビング処理したところ、良好な液晶配向は得られなかっ
た。図７に、上記した従来の配向処理方法を用いて作製
した液晶セルＫの平面図を示す。ラビング方向に対して
液晶配向の良い領域（斜線ハッチングの無い領域）と悪
い領域（斜線ハッチングされた領域）が交互に縞状に出
現し、液晶の配向むらが発生している。この縞状の配向
むらは、暗輝度の明暗むら、駆動表示時の明暗むらとな
って目視認識されるため問題となっている。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みて、液晶の配向
むらが目視認識されないようにした液晶セルおよびその
配向処理方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は鋭意検討の
結果、上述の隣接する配向の良い領域と悪い領域の２つ
の領域が成す幅、すなわち縞状の液晶配向むらの１ピッ
チは、ラビングローラの１回転中に少なくとも１回は発
生することを確認した。ここで、ラビングローラとステ
ージとの相対速度Ｖは、ラビング布を巻いたラビングロ
ーラの直径をｒ、ラビングローラの回転数をＮ、ステー
ジの移動速度をＶ’とすると、Ｖ＝πｒ×Ｎ±Ｖ’（ラ
ビングローラの回転方向とステージの移動方向が同じの
場合：＋、反対の場合：−）で表される。

【０００７】そして、ラビングローラ１回転当たりのラ
ビングローラとステージとの相対移動距離（以下、相対
移動距離と記す）Ｌは、Ｌ＝πｒ±（Ｖ’／Ｎ）で表さ
れる。つまり、液晶の配向むらの１ピッチは相対移動距
離Ｌの範囲内で現れる。このことから、本発明者等は、
液晶の配向むらは、主としてラビングローラの径方向の
偏心に起因すると考えた。ここで、偏心とは、ラビング
ローラの回転軸が円中心からずれたり、回転軸が円中心
にあってもラビングローラ自体が真円でなかったり（例
えば楕円）することである。

【０００８】ラビングローラに径方向の偏心があると、
ラビングローラが１回転する間にラビングローラと配向
膜表面との距離が変わるため、配向膜表面がラビング布
によって強く擦られる領域と弱く擦られる領域とが上記
の縞状に発生する。それに対応して液晶の配向むらも縞
状となる。本発明者等は、実際に、ラビングローラの径
方向の偏心を完全に無くすことは、ラビングローラ製造
上の加工誤差、また、ラビング布の磨耗度合の不均一さ
等の要因もあって困難であると考えた。

【０００９】そこで、本発明者等は、上記の相対移動距
離Ｌを短くして、液晶の配向むらの１ピッチを小さくす
れば、実際に縞状の配向むらがあっても、見かけ上配向
むらが目視認識されず、液晶配向が均一とみなされるレ
ベルになるのではないかと考えた。単純には、相対移動
距離Ｌを無限小に近くすればよいが、ラビング時間が膨
大なものとなり実用上好ましくない。そこで、実用上の
許容範囲を求めて、実験検討したところ、液晶セルの画
素幅を基準として、目視できない微小な画素幅以内に相
対移動距離Ｌを短くすれば、上記の液晶配向が均一とみ
なされるレベルを実現できることを見出した。

【００１０】すなわち、請求項１の発明によれば、液晶
セル（１）は、環状のシール（３０）を介し互いに配向
膜（１６、２６）にて対向するように重ね合わされる一
対の電極基板（１０、２０）と、これら両電極基板（１
０、２０）の間にシール（３０）の内側に封入されて両
電極基板（１０、２０）と共に複数の画素（Ａ）を形成
する液晶（６０）とを備え、配向膜（１６、２６）はラ
ビングローラ（７０）を用いて配向処理されており、配
向処理により発生する液晶（６０）の配向むらの少なく
とも１ピッチが、複数の画素（Ａ）のうち目視できない
微小な画素幅内に入るように、配向膜（１６、２６）が
配向処理されていることを特徴とする。

【００１１】換言すれば、本発明は、液晶セル（１）に
備えられている画素を、上記の液晶の配向むらの１ピッ
チの基準にして、上記の相対速度Ｖを小さくして、上記
の相対移動距離Ｌを、配向むらが目視認識されないよう
な微小な画素幅内になるようにするものである。それに
よって、液晶の配向むらが明暗むら等となって目視認識
されない液晶セルを提供することが出来る。ここで、上
記の目視できない微小な画素幅は、請求項２のように２
画素が好ましい。

【００１２】また、請求項３の発明によれば、請求項１
に記載の電極基板（１０、２０）をステージ（７２）上
に固定し、この電極基板（１０、２０）の配向膜（１
６、２６）に対向するようにラビングローラ（７０）を
配置して、前記配向処理により発生する前記液晶（６
０）の配向むらの少なくとも１ピッチが前記複数の画素
（Ａ）のうち目視できない微小な画素幅内に入るような
前記ステージ（７２）と前記ラビングローラ（７０）と
の相対速度とすべく、前記ステージ（７２）および前記
ラビングローラ（７０）の少なくとも一方を駆動するこ
とにより配向処理を行うことを特徴とする。

【００１３】それによって、上記請求項１に記載の作用
効果を達成する液晶セルの配向処理方法が提供され得
る。さらに、請求項５の発明によれば、請求項３または
請求項４に記載の液晶セルの配向処理方法において、ラ
ビングローラ（７０）とステージ（７２）との相対移動
方向が、ラビング方向に対して所定角度（θ）傾いてい
ることを特徴とする。

【００１４】それによって、ラビングローラ（７０）が
ステージ（７２）に対して回転軸方向にずれながらラビ
ング方向に移動していく。そのため、ラビングローラ
（７０）の外周回りのラビング布の毛等に異常部分が生
じた場合であっても、配向膜（１６、２６）の同一箇所
を異常部分でのみ複数回擦ることがなくなる。よって、
上記請求項３および請求項４の発明の作用効果に加え
て、配向膜へのダメージを低減する液晶セルの配向処理
方法が提供できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）以下、本発明を図に示す実施形態につ
いて説明する。図１は本発明に係る液晶セル１の断面構
造を示すものである。液晶セル１は、対向して重ね合わ
された電極基板１０および電極基板２０を備えており、
これら両電極基板１０、２０は環状のシール３０、スペ
ーサ５０および接着微粒子４０を介して接着支持されて
いる。

【００１６】また、これら両電極基板１０、２０の間に
は、反強誘電性液晶６０が封入されている。なお、両電
極基板１０、２０間の距離（セルギャップ）は１．５μ
ｍ程度になっている。電極基板１０は例えばガラス製の
透明基板１１を有しており、この透明基板１１の内表面
には、順に、ストライプ状の複数（例えば４００本）の
透明電極１４、絶縁膜１５、配向膜１６が積層されてい
る。これらのうち配向膜１６は、シール３０の内周側に
設けられている。

【００１７】一方、電極基板２０は例えばガラス製の透
明基板２１を有しており、この透明基板２１の内表面に
は、順に、樹脂製のカラーフィルタ２２、オーバーコー
ト膜２３、ストライプ状の複数（例えば２５６本）の透
明電極２４、絶縁膜２５、配向膜２６が積層されてい
る。これらのうち、カラーフィルタ２２および配向膜２
６はシール３０の内周側に設けられている。

【００１８】図２に拡大して示すように、複数の透明電
極２４（例えば幅１００μｍ）は、複数の透明電極１４
（例えば幅２００μｍ）と直角に対向して位置し、これ
ら透明電極１４、２４は、カラーフィルタ２２および反
強誘電性液晶６０と共に複数の格子状画素（例えば１０
０μｍ×２００μｍ）Ａを形成する。これら格子状の画
素Ａは、液晶セル１の駆動時に表示が行われる表示部と
して作用する。

【００１９】ここで、透明電極１４、２４はＩＴＯ（Ｉ
ｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等により形成されて
おり、配向膜１６、２６はポリイミド樹脂等である。次
に上記構成の液晶セル１の製造方法につき、図３を参照
して説明する。電極基板１０、２０の原基板形成工程Ｓ
１では、透明基板１１の内表面に、透明電極１４、絶縁
膜１５を順に積層形成する。一方、透明基板２１の内表
面に、カラーフィルタ２２、オーバーコート膜２３、透
明電極２４、絶縁膜２５を順に積層形成する。

【００２０】配向膜形成工程Ｓ２では、オフセット印刷
によって、配向膜１６を、透明電極１４および絶縁膜１
５の上に設け、電極基板１０を形成する。一方、配向膜
２６を、オーバーコート膜２３、透明電極２４および絶
縁膜２５を介してカラーフィルタ２２上に設け、電極基
板２０を形成する。ラビング工程Ｓ３では、電極基板１
０の配向膜１６および電極基板２０の配向膜２６を、以
下のようにしてラビング処理する。

【００２１】ここで、本実施形態のラビング装置を図４
および図５に示す。図４は、一般にステージ移動型ラビ
ング機と呼ばれるもので、図中の２点鎖線にて示す円柱
形のラビングローラ７０、このラビングローラ７０が取
り付けられる回転数の可変なローラ回転用モータ７１、
電極基板１０あるいは電極基板２０が設置されるステー
ジ７２、およびステージ７２をラビング方向に移動する
移動速度の可変なステージ移動用モータ７３を備えてい
る。なお、図４において、ローラ回転用モータ７１は透
視して示している。

【００２２】また、ローラ回転用モータ７１およびステ
ージ７２は、共に角度調整が可能となっており、それぞ
れラビングローラ７０および電極基板１０あるいは２０
の角度を変えることで、ステージ移動方向に対してラビ
ング方向を傾けることができるようになっている。その
傾き角度は４°〜８６°が望ましい。また、図５はラビ
ング時のラビングローラ７０およびラビングされる電極
基板１０、２０の断面図である。ラビングローラ７０外
周には、ラビング布７０ａが巻き付けられており、この
ラビング布７０ａには、毛（パイル）７０ｂが逆立つよ
うに設けられている。これらラビング布７０ａおよび毛
７０ｂは、レーヨン、ナイロン、木綿等が用いられる。
なお、電極基板１０、２０は配向膜１６、２６のみ示
し、他の積層部分は省略している。

【００２３】以上の構成を持つラビング装置を用いて次
のようにラビング処理を行う。ラビングローラ７０をロ
ーラ回転用モータ７１に取り付ける。そして、電極基板
１０、２０について配向膜１６、２６をラビングローラ
７０と対向させてステージ７２に設置し、所定のラビン
グ強度が得られるように、ラビングローラ７０とステー
ジ７２との高さを所定値に調節する。

【００２４】続いて、ローラ回転用モータ７１を駆動
し、所定の回転数にてラビングローラ７０を軸回りに回
転させ、一方、ステージ７２を所定速度にてラビングロ
ーラ７０の方向に移動させる。ステージ７２は、ステー
ジ移動用モータ７３により、ラビングローラ７０の下を
ラビング方向に行ったり来たり（図５の矢印ＤおよびＥ
方向）する。

【００２５】そして、図５の矢印Ｄに示す往路移動、あ
るいは図５の矢印Ｅに示す復路移動のどちらか一方にお
いて、電極基板１０、２０がラビングローラ７０の下に
きた時、図５に示すように、ラビング布７０ａの毛７０
ｂによって配向膜１６、２６表面が擦られる。本実施形
態では、配向膜１６、２６は復路移動の時に擦られる。
つまり、ラビングローラ７０の回転方向とステージ７２
の移動方向とは同方向となっている。

【００２６】上述したラビング装置を用いて、液晶６０
の配向むらの少なくとも１ピッチが、複数の画素Ａのう
ち目視できない微小な画素幅内に入るように、ステージ
７２とラビングローラ７０との相対速度とすべく、ステ
ージ７２を駆動することによりラビング処理を行う。本
実施形態では、図２に示すように、ラビングローラ７０
が１回転する間におけるステージ７２とラビングローラ
７０との相対移動距離Ｌを、２画素幅（本実施形態では
約５００μｍ）内としている。それによって、相対移動
距離Ｌの中で少なくとも１ピッチは出現する液晶６０の
配向むらは、２画素幅内とできる。

【００２７】ここで、基準とする画素幅は電極基板１０
の透明電極１４の幅としており、２画素幅とは、隣接す
る透明電極１４間の隙間幅も含むものである。ところ
で、実際のラビング条件は、ラビング密度Ｒとして求め
られ、ラビング密度Ｒは、Ｒ＝（πｒ×Ｎ−Ｖ’）／
Ｖ’の式で表される。ここで、ｒはラビング布を巻いた
ラビングローラ７０の直径（本実施形態では７．５ｃ
ｍ）、Ｎはラビングローラ７０の回転数（本実施形態で
は１０００ｒｐｍ）、Ｖ’はステージ７２の移動速度
（本実施形態では３．３ｍｍ／秒（＝１９．８ｃｍ／
分））である。従って、本実施形態ではラビング密度Ｒ
は１１８８となり、おおよそ１２００程度となる。

【００２８】つまり、本実施形態においては、従来技術
の項にて述べたラビング密度１５〜１０００よりも、高
いラビング密度としている。ちなみに、ステージ７２と
ラビングローラ７０との相対速度Ｖは上記式中の（πｒ
×Ｎ−Ｖ’）の項に相当するが、上記数値を用いると、
相対速度Ｖはおおよそ２３５００ｃｍ／分程度となる。

【００２９】上記数値のように各パラメータを設定すれ
ば、相対移動距離Ｌを２画素幅とできる。なお、これら
の数値は本実施形態の一例を示すものであり、各パラメ
ータは上記数値に限定されるものではない。要するに、
各パラメータｒ、Ｎ、Ｖ’を調整して、相対移動距離Ｌ
が２画素幅以内となるように設定されていればよい。

【００３０】このように、各パラメータを設定して、図
２に示すように、電極基板１０については、矢印Ｂに示
す透明電極１４のストライプと直交する一定方向に、電
極基板２０については、矢印Ｃに示す透明電極２４のス
トライプと平行な一定方向にラビング処理を施し、ラビ
ング工程Ｓ３が終了する。続いて、スペーサ・接着微粒
子散布工程Ｓ４において、電極基板１０の配向膜上に、
スペーサ４０および接着微粒子５０を散布する。一方、
シール印刷工程Ｓ５において、電極基板２０の内表面の
外周縁部上に、シール３０をシール剤の印刷により環状
に形成する。なお、このシール３０の一部には、液晶注
入口が形成される。

【００３１】続いて、重ね合わせ工程Ｓ６において、電
極基板１０をシール３０、スペーサ４０および接着微粒
子５０を介し電極基板２０に重ね合わせる。本実施形態
では、図２に示すように、電極基板１０のラビング方向
Ｂと電極基板２０のラビング方向Ｃとは互いに逆向き且
つ平行としているが、互いに同じ向き且つ平行としても
よい。あるいは、両ラビング方向Ｂ、Ｃは互いに平行で
なく、角度を持っていてもよい。

【００３２】そして、シール硬化工程Ｓ７において、両
電極基板１０、２０を加熱しながら加圧してシール３０
を硬化させるとともに、所定のセルギャップを確保す
る。その後、液晶封入工程Ｓ８において、反強誘電性液
晶６０を液化して、シール３０の液晶注入口から両電極
基板１０、２０の内表面の間に注入、充填して、液晶注
入口を封止する。これにより、液晶セル１の製造が完成
する。

【００３３】この液晶セル１の液晶配向の様子を顕微鏡
によって拡大観察したところ、図２に示すように、ラビ
ング方向に対して液晶配向の良い領域（斜線ハッチング
の無い領域）と悪い領域（斜線ハッチングされた領域）
が交互に縞状に出現していた。しかし、液晶の配向むら
の１ピッチは、画素Ａの２画素幅に納まっていることが
確認できた。そして、この液晶配向むらは目視では明暗
むらとして認識されなかった。

【００３４】このように、本実施形態の配向処理方法に
よれば、上記の相対移動距離Ｌを微小な２画素幅内とす
ることにより、ラビングローラ７０の偏心に起因する液
晶配向むらの１ピッチをも２画素幅内に抑制することが
できるため、縞状の液晶配向むらが目視認識されない液
晶セル１を提供することができる。 （第２実施形態）上記第１実施形態のラビング工程Ｓ３
においては、図６（ａ）に示すように、ラビングローラ
７０とステージ７２との相対移動方向、すなわちステー
ジ７２の移動方向を、図中矢印Ｑにて示すラビング方向
と平行としている。なお、ラビング方向は、ラビングロ
ーラ７０の回転軸と直交する方向となる。

【００３５】本第２実施形態は、図６（ｂ）に示すよう
に、ステージ７２の移動方向を、ラビング方向（ラビン
グローラ７０の回転軸と直交する方向）Ｑから所定角度
θ傾けて、上記第１実施形態と同様のラビング密度Ｒに
てラビングするものである。それにより、本実施形態に
おいては、ラビングローラ７０がステージ７２に対して
回転軸方向にずれながらラビング方向に移動していく。
そのため、ラビングローラ７０の外周回りに毛７０ｂの
異常部分Ｆ（図６（ｂ）参照）が生じた場合であって
も、配向膜１６、２６の同一箇所を異常部分Ｆでのみ複
数回擦ることがなく、異常部分Ｆが配向膜１６、２６に
分散して当たるようになる。よって、上記第１実施形態
の作用効果に加えて、配向膜へのダメージを低減するこ
とができる。

【００３６】ここで、上記した本実施形態の効果の実現
のためには、上記の所定角度θを１０°〜８０°の範囲
で設定することが好ましい。なお、種々の画素サイズに
対応して、上記各実施形態における画素幅は２画素でな
くともよく、例えば、ラビング方向における画素幅が上
記各実施形態の画素幅よりも大きい場合には、１．５画
素、１画素、０．５画素等、２画素よりも少なくしても
よく、また、ラビング方向における画素幅が上記よりも
小さい場合には、２．５画素、３画素、４画素等、２画
素よりも多くしてもよい。この場合、明暗むらが目視認
識されないように液晶配向の１ピッチが小さくなってい
ることは勿論である。

【００３７】なお、液晶配向むらの１ピッチの起点およ
び終点は、図２のように、透明電極１４の幅方向の両端
部と一致していなくとも、これら両端部の間に位置して
いても良い。なお、上記各実施形態形態では復路移動
（図５の矢印Ｅ方向）時に、ラビングローラ７０によっ
て配向膜１６、２６表面が擦られるが、往路移動（図５
の矢印Ｄ方向）時に擦られる時は、ラビング密度Ｒは、
Ｒ＝（πｒ×Ｎ＋Ｖ’）／Ｖ’の式となる。この場合に
は、上記のラビングローラ７０とステージ７２との相対
速度（πｒ×Ｎ＋Ｖ’）を調整して、上記の微小な画素
幅とすればよい。

【００３８】なお、上記各実施形態のラビング装置で
は、回転するラビングローラを固定してステージを移動
させているが、反対にステージを固定して、回転するラ
ビングローラの方を移動させるようにしてもよい。な
お、上記各実施形態は、反強誘電性液晶以外の、強誘電
性液晶あるいはネマチック液晶を用いる液晶セルにも適
用できる。また、カラーフィルタは無いものであっても
よく、スペーサおよび接着微粒子の変わりに、ストライ
プ状の複数の隔壁スペーサ構造を用いたものとしても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶セルの断面構
成図である。

【図２】図１の液晶セルの画素構成を顕微鏡観察により
拡大した平面図である。

【図３】上記第１実施形態の液晶セルの製造工程図であ
る。

【図４】上記第１実施形態に用いるラビング装置を示す
斜視構成図である。

【図５】図４のラビング装置の作動説明図である。

【図６】（ａ）は上記第１実施形態に係る配向処理方法
を示す説明図、（ｂ）は本発明の第２実施形態に係る配
向処理方法を示す説明図である。

【図７】従来の液晶セルの液晶配向むらを示す平面図で
ある。

【符号の説明】 １…液晶セル、１０、２０…電極基板、１６、２６…配
向膜、４０…反強誘電性液晶、７０…ラビングローラ、
７２…ステージ、Ａ…画素。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状のシール（３０）を介し互いに配向
   膜（１６、２６）にて対向するように重ね合わされる一
   対の電極基板（１０、２０）と、 前記両電極基板（１０、２０）の間に前記シール（３
   ０）の内側に封入されて前記両電極基板（１０、２０）
   と共に複数の画素（Ａ）を形成する液晶（６０）とを備
   え、 前記配向膜（１６、２６）はラビングローラ（７０）を
   用いて配向処理されており、 前記配向処理により発生する前記液晶（６０）の縞状の
   液晶配向むらの少なくとも１ピッチが、前記複数の画素
   （Ａ）のうち目視できない微小な画素幅内に入るよう
   に、前記配向膜（１６、２６）が配向処理されているこ
   とを特徴とする液晶セル。
2. 【請求項２】 前記目視できない微小な画素幅は、２画
   素以内であることを特徴とする液晶セル。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の電極基板（１０、２
   ０）をステージ（７２）上に固定し、この電極基板（１
   ０、２０）の配向膜（１６、２６）に対向するように前
   記ラビングローラ（７０）を配置して、 前記配向処理により発生する前記液晶（６０）の縞状の
   液晶配向むらの少なくとも１ピッチが前記複数の画素
   （Ａ）のうち目視できない微小な画素幅内に入るような
   前記ステージ（７２）と前記ラビングローラ（７０）と
   の相対速度とすべく、前記ステージ（７２）および前記
   ラビングローラ（７０）の少なくとも一方を駆動するこ
   とにより配向処理を行うことを特徴とする液晶セルの配
   向処理方法。
4. 【請求項４】 前記目視できない微小な画素幅は、２画
   素幅以内であることを特徴とする請求項３に記載の液晶
   セルの配向処理方法。
5. 【請求項５】 前記ラビングローラ（７０）と前記ステ
   ージ（７２）との相対移動方向が、ラビング方向に対し
   て所定角度（θ）傾いていることを特徴とする請求項３
   または４に記載の液晶セルの配向処理方法。