(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上面に形成した配向膜にラビング処理を施すラビング工程を備えた液晶表示素子の製造方法であって、
前記配向膜を処理するためのラビング・ローラー表面の電位を、該ラビング・ローラー表面に電位制御用部材を接触させ、且つ該電位制御用部材の電位を制御することにより、前記配向膜を含む基板の電位とを同極性にならしめる
ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
前記電位制御用部材が、前記ラビング処理される基板表面の電位と異なる極性に接触帯電する材料で覆われてなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】
前記配向膜を含む基板表面の近傍に配置した制御器を用いて前記基板表面の電位を制御することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】
基板の上面に形成した配向膜にラビング処理を施すラビング工程を備えた液晶表示素子の製造方法であって、
前記基板の近傍に配置した第１の制御器を用いて該基板表面の電位を計測し、かつ前記配向膜を処理するためのラビング・ローラー表面の近傍に配置した第２の制御器を用いて該ラビング・ローラー表面の電位を計測し、
前記基板表面の電位と前記ラビング・ローラー表面の電位とが同極性になるように前記第２の制御器を用いて前記ラビング・ローラー表面の電位を制御するようにしたことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】
ラビング処理される前記配向膜を含む基板表面の電位と異なる極性に接触帯電する材料で覆われた電位制御用部材を前記ラビング・ローラー表面に接触させて該ラビング・ローラー表面の電位を制御することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
配向膜をその上方に有する基板を設置するステージと、
前記配向膜の表面をラビング処理するためのラビング・ローラーと、
前記ラビング・ローラーに接触させて該ラビング・ローラーの表面電位を制御するための電位制御部材と、
前記基板の近傍に設置され且つ該基板の表面電位を計測するための第１の制御器と、
前記ラビング・ローラー表面の近傍に設置され且つ該ラビング・ローラーの表面電位を計測し且つその表面電位を制御するための第２の制御器とを備え、
前記ラビング・ローラー表面が前記基板の表面電位と同極性になるように、前記電位制御部材を該ラビング・ローラーの表面に接触させるように前記第２の制御器を制御する
ことを特徴とする液晶表示素子の製造装置。
【請求項７】
前記電位制御部材が、前記配向膜を含む前記基板の表面の帯電電位と異なる極性に接触帯電する材料で被覆されてなることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，液晶表示素子、特に配向膜のラビング処理工程における表面電位を制御するようにした液晶表示素子の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、携帯型パーソナル・コンピュータ等の表示画面として広く用いられており、近年では高精細、高コントラスト比、高視野角等、高い画質が求められている。特に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型アクティブ・マトリクスを用いた液晶表示素子（ＴＦＴ−ＬＣＤ）は、画質の点では旧来のブラウン管に匹敵する性能を有している。また、液晶表示素子は、消費電力並びに省スペースの点でブラウン管に優っており、将来的にはブラウン管が用いられてきたパーソナル・コンピュータ用モニタを液晶表示素子で全面的に置き換えるともいわれている。
【０００３】
透過式の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）型カラーＴＦＴ−ＬＣＤの従来の製造方法を例に、液晶表示素子の製造方法について簡単に説明する。ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程は、ガラス基板上に薄膜トランジスタや金属配線等を作り込むＴＦＴ形成工程、ガラス基板上にカラーフィルタを作り込むカラーフィルタ形成工程およびこれら２枚の基板を対向させその間に液晶を挟み込むＬＣＤ組立工程からなる。
【０００４】
ＴＦＴ形成工程では、成膜、レジスト塗布、露光・現像、エッチング、レジスト剥離、洗浄の一連のプロセスが、ゲート配線、層間絶縁膜、ａ−Ｓｉ、画素電極、保護膜等について数回繰り返される。これによりＴＦＴ基板が完成し、カラー・フィルタ形成工程へ送られる。
カラー・フィルタ形成工程ではブラック・マトリックスを形成後、成膜、レジスト塗布、露光・現像、エッチング、レジスト剥離、洗浄の一連のプロセスを赤、緑、青の三色に関して繰り返す。赤、緑、青の三色をパターニングした後、面に平坦性を持たせるため、さらにその上にオーバーコート層が形成される。最後に透明電極膜が形成され、ＬＣＤ組立工程へ送られる。
【０００５】
図１を用いて、液晶表示素子の一般的なＬＣＤ組立工程の概略を説明する。但し、ここに示した組立工程は透過式ａ−Ｓｉ型ＴＦＴ−ＬＣＤのＬＣＤ組立工程を念頭に描いたものであるが、他の透過式液晶表示素子、反射式液晶表示素子、投射式の液晶表示素子等についてもほぼ同様のＬＣＤ組立工程を経由している。
【０００６】
上述のようにして形成されたＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板は、ＬＣＤ組立工程へ送られ、配向膜の印刷前に基板表面を洗浄する表面洗浄工程（Ｓ１０１）、基板表面へ配向膜を印刷する配向膜印刷工程（Ｓ１０２）、印刷された配向膜を焼成する配向膜焼成工程（Ｓ１０３）、焼成された配向膜の表面をラビングする配向膜表面のラビング工程（Ｓ１０４）、ラビング後の配向膜の表面を洗浄する洗浄工程（Ｓ１０５）、対向する基板間に液晶充填空間を形成するために基板の周辺部へシール剤を塗布するシール剤塗布工程（Ｓ１０６）、シール剤を塗布したＴＦＴ基板とカラーフィルター基板を重ね合わせて液晶充填空間を形成する重ね合わせ工程（Ｓ１０７）、液晶充填空間に液晶を注入する液晶注入工程（Ｓ１０８）、液晶を充填空間に封止するために注入口を閉じる液晶封止工程（Ｓ１０９）、組み立てられたＴＦＴ‐ＬＣＤパネルを点灯して検査を行う点灯検査工程（Ｓ１１０）の各工程が実行される。点灯検査を経たＴＦＴ−ＬＣＤパネルは、駆動用集積回路等を実装する実装工程へ送られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＣＤ組立工程のうち、ステップＳ１０４のラビング・プロセスにおいて液晶を配列を整然と行わせるために、液晶表示素子用基板やカラーフィルタ基板に形成された配向膜を布で一方向に擦る（ラビングする）処理を施す。この処理によって、液晶がラビング処理した方向に配列する。したがって、液晶表示素子の表示特性や表示品質は、ラビング処理に大きく依存している。
【０００８】
ラビング処理には、ナイロン、レーヨン、コットン等の布を巻き付けたローラーを用いている。配向膜をラビングする際、配向膜とラビング布との機械的摩擦によって配向膜が部分的に欠落したり、ラビング布繊維が部分的に切断、あるいは摩耗することがある。このとき、ラビング布繊維の摩耗や切断等と同時に摩擦によって静電気が発生し、その結果として、ラビング布繊維の摩耗片や切断片がラビングした基板面に異物として付着する。
【０００９】
上記した異物は、配向膜上に塗布した液晶を排除したり、液晶の配向を乱して画素の表示不良を引き起こすため、確実に取り除かねばならない。その異物を除去するためにラビング後にも基板表面の洗浄を実施するが、付着した異物を完全に取り除くことは不可能である。その理由は、ラビング後の洗浄工程においても取り除いた異物が再付着する問題があるからである。
【００１０】
また、基板をラビング処理する際、配向膜だけでなく配向膜の下方に形成された保護膜や電極も同時にラビングされる。配向膜、保護膜、電極はそれぞれラビング布に対する摩擦係数が異なるため、摩擦される物質ごとにラビング布の摩耗状況、異物付着状況、帯電状況等も異なる。
【００１１】
以上に述べた課題を整理すれば、第一にラビング時に静電気が発生すること、第二にラビング時にラビング布起源の異物が発生すること、第三に洗浄により取り除いた異物が基板へ再付着することを解決しなければならない。そしてこれらの課題は、先に述べた透過式のａ−Ｓｉ型ＴＦＴ−ＬＣＤに限らず、他の透過式液晶表示素子、反射式液晶表示素子、投射式の液晶表示素子等についても同様に存在する。
【００１２】
このような問題を解決するため、特開平２−２７５９２６号公報、特開平４−３３３８２４号公報、特開平５−１８１１３９号公報、特開平６−１９４６６４号公報、特開平８−３３４７６７号に以下のような方法が提案されている。
特開平２−２７５９２６号公報では、導電性材料で形成されたラビング布と導電性材料の接着剤でラビング・ローラーに導電性を持たせるとともに抵抗器を介してラビング布を接地することにより、ラビングにより発生した静電気を逃がす装置が提案されている。この装置を用いることによって、ラビングに起因した静電気帯電による配向膜の絶縁破壊や静電気の蓄積を抑制することができる。しかしながら、この装置ではラビング布の摩耗による異物の発生を抑制することは不可能である。
【００１３】
特開平４−３３３８２４号公報では、ラビング処理前の基板上に、ラビング方向の配向膜端部から手前に保護層を設けることにより配向膜への異物付着を回避する方法が提案されている。これは、配向膜以外の物質を布に接触させて、その物質に布の付着異物を被着し除去する方法である。しかし、配向膜をラビング処理する前の位置で、ラビング布の付着異物を被着し除去することはできても、配向膜のラビング終了付近まではその効果が及ばない。
また、その効果は液晶パネルの基板が大型化するほど、基板上のラビング距離が長くなるので、配向膜ラビング開始前の位置でラビング布をリセットする効果を期待することは出来ない。また、この方法でもラビング布の摩耗による異物の発生を抑制することは不可能である。
【００１４】
特開平５−１８１１３９号公報では、パネル基板と清浄なダミー基板を交互にラビングすることで、ラビング布に付着した配向膜起源の異物をダミー基板に吸着させ、ラビング布の摩擦係数変化を抑制して処理枚数に関わらず均一で安定した配向特性を得る方法が提案されている。しかし、この方法は配向膜起源の異物を除去する方法であって、ラビング布起源の異物を除去する方法ではない。また、ラビング布の摩耗による異物の発生を抑制することは出来ない。
【００１５】
特開平６−１９４６６４号公報では、円筒状に加工したラビング布を一対のローラー間に渡し掛けし、その途中に除電ユニットとクリーンユニットを設けることにより、ラビング布から異物を除去する方法が提案されている。しかし、この方法でもラビング布の摩耗による異物の発生を回避することはできない。
【００１６】
特開平８−３３４７６７号公報では、回転するラビング・ローラーに付着異物除去用のブレードや粘着剤を塗布したローラーを接触させることにより、ラビング布から異物を除去する方法が提案されている。しかし、ブレードによる異物の掻き取り時の異物飛散や粘着剤のローラーへの付着が起こり、基板への異物付着を回避することはできない。
【００１７】
以上で述べたように、配向膜をラビングする際、ラビング布や配向膜の摩耗によって異物が発生すると同時に、摩擦によって静電気が発生する。この静電気の作用によって摩耗片や切断片（異物）がラビングした基板面に付着する。その異物を除去するため、ラビング後に洗浄工程を入れ、異物付着を低減しているが必ずしも十分な効果は得られていない。例えば、ラビング後洗浄工程で洗浄処理した際、液晶表示素子の表示領域面外に付着した異物が表示領域面内に移動し、配向膜面に再び付着する（異物の再付着および転写）という問題がある。配向処理の施された配向膜面に異物が付着すると、その異物が液晶の配列を乱すことになり、液晶注入・封止後に実施される点灯検査において、不均一な表示が観察されることになる。
【００１８】
そこで、ラビング後洗浄工程を省略することにより、ラビング後洗浄工程で生じた異物の再付着を阻止できる。しかしながら、その弊害も大きくラビング後洗浄工程を省略することは簡単でない。例えば、ラビング時に付着した異物が液晶表示領域内の配向膜面上へ残留して表示欠陥を引き起こす、配向膜塗布やラビング処理時におけるイオン性物質による汚染とこれによる表示特性の劣化、シール剤塗布工程におけるシール塗布不良等の問題が発生する。
【００１９】
本発明は、液晶表示素子の表示特性や表示品質の問題を解決するためになされたものであり、被処理基板を構成する材料やラビング布の摩耗による異物の発生を抑制し、更には配向膜面への異物の付着及び再付着や転写を防ぐことの可能なラビング方法、その方法を用いた液晶表示素子の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
以上述べたように、従来の技術ではラビングおよびラビング後洗浄工程において問題点があった。第一にはラビング工程において異物が付着することであり、第二にはラビング工程において付着した異物がラビング洗浄工程において表示領域の配向膜面に再付着・転写し、表示品質を劣化させることである。以下に示す方法および手段は、これらの問題点を解決することができる。即ち、本発明はラビング工程を有する液晶表示素子製造方法（プロセス）のラビング工程において、ラビング・ローラー表面の電位を制御することにより、ラビング布と基板との摩擦力を制御し、さらには被ラビング基板の電位や基板への異物の付着量を制御する。
【００２１】
また、本発明では、ラビング・ローラー表面の電位をこのラビング・ローラー表面に電位制御用の部材を接触させることによって制御する。即ち、ラビング処理される前記配向膜を含む基板表面の電位と異なる極性に接触帯電する材料で覆われた電位制御用部材を前記ラビング・ローラー表面に接触させて該ラビング・ローラー表面の電位を制御する
そして本発明では、基板表面に近傍に表面電位を計測するための第１の制御器を配置し、この制御器を用いて基板表面の電位を計測し、その情報に基づいてラビング・ローラ表面の電位を制御する。尚、このラビング・ローラ表面の電位の制御は、ラビング・ローラー表面の近傍に配置した第２の制御器を用いて行う。
【００２２】
上記した方法によって、基板の上方に形成した配向膜をラビング処理する際のこれにより、基板を構成する材料やラビング布の摩耗による異物の発生を抑制し、更には配向膜面への異物の付着及び再付着や転写を防ぐことが可能となって、表示品質に優れた液晶表示装置を製造することが可能になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
透過式ａ−Ｓｉ型ＴＦＴ−ＬＣＤの基板表面には、配向膜（ポリイミド：以下、ＰＩということがある）、透明電極（インジウム酸化物−錫酸化物：以下、ＩＴＯということがある）、保護膜（窒化珪素：以下、ＳｉＮということがある）等種々の材料が共存している。ラビング工程では、これらの材料を一度にラビング布で摩擦することになる。しかし、図２に示したように、各材料で布に対する摩擦の挙動が異なることが判った。
【００２４】
図２は、ＰＩからなる配向膜とＳｉＮからなる保護膜に関して摩擦回数と動摩擦係数の変化を示したグラフである。布はレーヨン布を用いた。摩擦係数の測定には、新東科学社製表面性測定機トライボギアＴＹＰＥ：１４ＤＲを用いた。ＰＩでは１度摩擦すると動摩擦係数が若干増加し、その後はほぼ一定値をとる。一方、ＳｉＮでは初めから動摩擦係数はほぼ一定値をとる。また、動摩擦係数を測定すると同時に摩擦帯電電位を測定したところ、動摩擦係数と摩擦帯電電位のアースを基準としたときの絶対値に正の相関があることを発見した。また、ラビング布で摩擦した場合、ＰＩは負に帯電し、ＳｉＮは正に帯電する、すなわち布に対するＰＩとＳｉＮのアースを基準としたときの帯電極性は逆であることが明らかとなった。以下、極性あるいは電位はアースを基準としたときの極性あるいは電位であると定義する。
【００２５】
この様子を図３に示した。すなわち、摩擦帯電量を少なくすれば動摩擦係数も小さくなる。したがって、ラビング中の布や基板構成材料の摩耗量、換言すれば摩耗による異物の発生量を抑制できることになる。また、帯電量を減らすことは異物と基板間の静電引力を小さくすることになり、従って、異物は基板に付着し難くなる。
【００２６】
以下、この原理に基づいた本発明の第１の実施例を、図面を用いて説明する。
（実施例１）先ず、第１の実施例を、図４〜図６を用いて説明する。
図４に、本実施例で用いた基板パターンおよび異物付着量計測位置を示す。厚さ０．７ｍｍのガラス基板に膜厚３００ｎｍのＳｉＮを成膜し、さらに基板面の初めにラビング・ローラーに接触する部分に５０ｍｍ×５０ｍｍのＰＩパターンを印刷した。この基板を、切り込み量０．５ｍｍ、ラビング・ローラー回転数毎分１５００回転、基板の送り速度５０ｍｍ／秒というラビング条件でラビングした。
ラビング後の基板面を図４の点線Ａに沿った部分（位置Ａ）および点線Ｂに沿った部分（位置Ｂ）の夫々部分α、β、α’で付着異物の観測を行った。その結果を図５および図６に示した。
図５は基板上における座標と異物付着量との関係を示した図である。図４に示した基板の位置Ａに関してみると、基板座標５０ｍｍの部分βでは他の部分α（基板座標１５ｍｍ）、部分α’（基板座標８５ｍｍ）に比して異物付着量が１桁から２桁程度少なくなっていることがわかる。
図６は図４中に示したαおよびβの部分を撮影したものである。黒く点在しているものが付着異物である。この結果、明らかに基板座標５０ｍｍの部分βのほうが基板座標１５ｍｍの部分αに比べて付着異物が少ない。また、図４に示した５０ｍｍ×５０ｍｍのＰＩパターン上の異物付着量はβ部分の異物付着量と同程度であった。
【００２７】
一方、基板上の位置Ｂに関しては、上記した位置Ａの場合におけるような傾向は見られない。また、位置Ａ、位置Ｂともに基板座標８５ｍｍの部分α’のほうが基板座標１５ｍｍの部分αに比して異物付着量が１桁から２桁程度少なくなっている。部分α’と部分αとで異物の付着量に大きな差が見られたのは、図２に示したように、布のＰＩに対する動摩擦係数が小さいため、布の磨耗量が少なかったことが一因と考えられる。
【００２８】
また、図３に示したように、ラビング布で摩擦したＰＩは負に帯電し、ラビング布は正に帯電する。一方、ラビング布で摩擦したＳｉＮは正に帯電し、ラビング布は負に帯電する。したがって、図４のパターンをラビングすると、ラビング・ローラーがＰＩからＳｉＮに移る際、ラビング布は正に帯電しており、ラビング布起源の異物とＳｉＮとは静電反発を起こし、異物のＳｉＮ基板上への付着は阻害される。これがもう一つの原因であると考えられる。
【００２９】
このように、ラビング布に対して摩擦帯電極性が逆であるＰＩとＳｉＮを連続してラビングすることで、ＳｉＮへの異物付着量を制御することが可能である。
しかしながら、上述のように位置Ｂに関しては異物付着量が制御できていない。これは、ＳｉＮのラビングに入った段階から布の帯電量の減衰が比較的早く、ＰＩをラビングして布の帯電を制御した効果が基板の反対側まで維持されないためと考えられる。
【００３０】
（実施例２）
実施例１で述べた位置Ｂにおける異物付着量を更に改善するために、図７に示す帯電制御部材をラビング装置に取り付けて、ラビング・ローラー表面の帯電量を制御するようにした。
図７は帯電制御部材を有するときのラビング装置の概略図である。ラビング装置は、ステージ３上に搭載された配向膜付きの積層基板２の表面をラビング・ローラー１を回転させて摩擦するように構成されている。積層基板２の表面電位を計測する表面電位計５ａが積層基板２の表面に向けて配置され、ラビング・ローラー１の表面電位を計測する表面電位計５ｂがラビング・ローラー１に向けて配置される。さらに、ラビング・ローラー１に接するように帯電制御用部材であるバー（以下、帯電制御バーという）１０とが配置されている。
【００３１】
ラビング・ローラー１は、ローラーの表面にナイロン、レーヨン、コットン等の布を貼り付けて構成される。この図では、ラビング・ローラー１を固定し、ステージ３が矢印８の方向に移動する方式を採用しているが、逆にステージを固定し、ラビング・ローラーを移動させる方式をとっても良い。
【００３２】
図７は、このラビング・ローラー１で積層基板２に対してラビング処理を施している図である。ステージ３を接地し、ステージを常にほぼ電位０Ｖに保つようにする。なお、この図には記入していないが、ラビング・ローラーの金属部は接地されており、電位をほぼ０Ｖに保つようにしている。また、ラビング布は、両面テープによりラビング・ローラーの金属部とは絶縁されて貼り付けられている。ラビング・ローラー１およびラビング直後の積層基板２の電位を表面電位計５ａおよび５ｂによって常時モニターする。帯電制御バー１０によって、ラビング・ローラー１に摩擦により発生する静電気を制御することが可能となり、積層基板２のラビングで発生する異物を抑制し、結果的に基板への異物付着を抑制することができる。
【００３３】
帯電制御バー１０は、厚さ３ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）板にＰＩワニスを塗布し、３５０℃で約１．５時間焼成して、膜厚約０．３ｍｍのＰＩが表面に付いた構造とした。すなわち帯電制御バー１０は、積層基板の表面の帯電電位と異なる極性に接触帯電される材料で被覆される。積層基板２は、厚さ０．７ｍｍ、面積１００ｍｍ×１００ｍｍのガラス基板に膜厚３００ｎｍのＳｉＮをプラズマＣＶＤ法で成膜して作製した積層基板とした。
【００３４】
先ず、上記ラビング装置に帯電制御バー１０を装着しない状態でＳｉＮ成膜基板３枚を、切り込み量０．５ｍｍ、ラビング・ローラー回転数毎分２０００回転、基板の送り速度５０ｍｍ／秒という条件でラビングした。ラビング・ローラー１の除電のため、この作業を終え約２時間経過してから、帯電制御バー１０を装着し、まったく同様にＳｉＮ基板３枚をラビングした。帯電制御バーを１０ラビング装置に装着する際、ＰＩ面をラビング・ローラーの布に接触させた。また、帯電制御バー１０のステンレス板は接地した。
【００３５】
実施例１と同様に基板への異物付着量を計測した結果を図８に示した。この図の横軸の示す「基板端からの距離」とは、ラビング・ローラーに最初に接触する基板位置を原点としてラビング・ローラーが相対的に移動する方向に座標をとったものである。この図からも明らかなように、帯電制御バーがある場合のほうが、帯電制御バーがない場合に比べて異物の付着量が少なく、およそ１／２から１／３程度となっている。帯電制御バー１０をラビング・ローラー１表面に接触させることで、摩擦帯電によりラビング・ローラーの表面の帯電状態を制御でき、基板への異物付着を抑制することが可能となる。
【００３６】
（実施例３）
図７に示す帯電制御バー１０は、ラビング・ローラー１の布と接触する位置が常に一定であり、長時間使用することによって帯電制御バー１０が劣化することが懸念される。そこで、さらにこれを改善する目的で、図９に構成の概要を示したように、円筒形状の帯電制御用のローラー（以下、帯電制御ローラーという）４をラビング装置の帯電制御部品として取り付けた。
【００３７】
この実施例のラビング装置は、図９に示すように、ステージ３上に搭載された積層基板２の表面をラビング・ローラー１を回転させて摩擦するように構成されている。積層基板２の表面電位を計測する表面電位計５ａが積層基板２の表面に向けて配置され、ラビング・ローラー１の表面電位を計測する表面電位計５ｂがラビング・ローラー１に向けて配置される。さらに、ラビング・ローラー１に接するように帯電制御ローラ４が設けられるとともに、帯電制御ローラ４の電位を制御する制御器６が設けられている。表面電位計５ａ、５ｂの検出値によって、帯電制御ローラ４に印加する電位を制御するように構成されている。
【００３８】
ラビング・ローラー１は、ローラーの表面にナイロン、レーヨン、コットン等の布を貼り付けたものである。図９は、このラビング・ローラー１で配向膜付きの積層基板２に対してラビング処理を施している図である。この図ではラビング・ローラー１を固定しステージ３が矢印８の方向に移動する方式を採用しているが、逆にステージを固定しラビング・ローラーを移動させる方式をとっても良い。ステージ３を接地し、ステージを常にほぼ電位０Ｖに保つようにする。また、ラビング布は両面テープによりラビング・ローラーの金属部とは絶縁されて貼り付けられている。ラビング・ローラー１およびラビング直後の積層基板２の電位を表面電位計５ａおよび５ｂによって常時モニターし、帯電制御ローラーの電位にフィードバックをかける。
【００３９】
上記した実施例は、帯電制御ローラー４によって、摩擦により発生する静電気を制御することが可能となり、基板２のラビングで発生する異物を抑制し、結果的に基板への異物付着を抑制することができる。
この方法の有効性を確認するため、先ず、帯電制御ローラー４を作製した。帯電制御ローラー４は、直径５０ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）ローラーの回転軸部を絶縁し、帯電制御ローラー自体に電圧を直接印加することが可能な構造とした。次に、５インチのシリコンウエハにポリイミドのワニスを滴下し、毎分３５００回転でスピンした。この塗布膜の乾燥処理（レベリング）を８０℃で４分間行った。さらに、２２０℃、一時間の熱硬化処理（配向膜焼成）を行った。このとき配向膜の膜厚は約１００ｎｍであった。
【００４０】
先ず、ラビング装置に帯電制御ローラーを装着しない状態でポリイミドを成膜したシリコンウエハ３枚を、切り込み量０．３ｍｍ、ラビング・ローラー回転数毎分５２０回転、基板の送り速度２５ｍｍ／秒という条件でラビングした。ラビング・ローラーの除電のため、この作業を終え約２時間経過してから、電圧を直接印加することが可能な帯電制御ローラー４をラビング装置に装着し、帯電制御ローラー４に＋２０００Ｖの電圧を印加した。まったく同様にポリイミドを成膜したシリコンウエハ３枚をラビングした。さらに、約２時間経過後、帯電制御ローラーに−３５０Ｖの電圧を印加した。ラビング・ローラー表面の電位が安定した直後から、上記と全く同様にポリイミドを成膜したシリコンウエハ３枚をラビングした。なお、図９に示した表面電位計５ａ，５ｂはトレック社製の表面電位計Ｍｏｄｅｌ−３４４を用いた。
【００４１】
それぞれの条件でラビングしたポリイミドを成膜したシリコンウエハ１について、実施例１と同様に基板への異物付着量を計測した結果を図１０に示した。
この図からも明らかなように、帯電制御ローラーを負に帯電させたほうが、帯電制御ローラーがない場合に比べて異物の付着量が５０％程度少なくなっている。逆に、帯電制御ローラーに正の電圧を印加した場合の方が、負の電圧を印加した場合および帯電制御ローラーがない場合に比べて異物の付着量が多くなっている。帯電制御ローラー４をラビング・ローラー１の表面に接触させることで、摩擦帯電によりラビング・ローラーの表面の帯電状態を制御でき、基板への異物付着を抑制することが可能であることが判った。
【００４２】
以下、さらに本方式による異物制御の効果を実際の製品基板で確認するための実験に関して説明する。ＴＦＴ工程を経た積層基板上に配向膜を形成するために、先ず、ポリイミドのワニスを印刷する。ワニスを印刷後、この塗布膜の乾燥処理（レベリング）を８０℃で４分間行う。さらに、２２０℃、１時間の熱硬化処理（配向膜焼成）を行う。このとき配向膜の膜厚は約１００ｎｍである。次に、配向膜のラビング処理を行う。ラビング条件の切り込み量は０．５ｍｍ、ラビング・ローラーの回転数は毎分１５００回転、基板の送り速度は７５ｍｍ／秒である。ラビング装置に帯電制御ローラーを装着し、帯電制御ローラーに正の電圧を印加した。
【００４３】
図９に示した表面電位計５ａおよび５ｂは、トレック社製の表面電位計Ｍｏｄｅｌ−３４４を用いた。配向膜が形成された積層基板をラビングした際に帯電量をモニターした結果を図１１に示した。
図１１は、表面電位計５ｂを固定して、その直下を通過するラビングした基板の帯電量を計測したものである。図１１によると、計測開始からおよそ４秒を経過した時点で、表面電位計５ｂの直下に基板の先端部が到来し、およそ７秒以上を過ぎた時点で、基板の後端部が通過している。基板のエッジ部での帯電量は−８５０Ｖ程度および１２０Ｖ程度と絶対値が大きいが、液晶表示素子の表示領域面に相当する基板の中央では帯電量の絶対値が１１Ｖより小さい。従って、静電気による異物の付着が回避できたことに対応する。また、後述するように、ラビング後洗浄工程で異物を除去し易かった。
【００４４】
比較として、図９に示した帯電制御ローラー４を取り外したとき、配向膜が形成された積層基板をラビングした際に帯電量をモニターした結果を図１２に示した。これによると、基板の先端エッジ部での帯電量は、−９２０Ｖ程度であり絶対値が大きい。さらに、液晶表示素子の表示領域面に相当する基板の中央でも帯電量の絶対値が５２０Ｖ程度と非常に大きい。このように帯電量が大きいと、静電気による異物の付着が起こりやすく、ラビング後洗浄工程でも異物を除去し難い。
【００４５】
製造ラインでの試作の都合上、異物の計測手段は簡単であるが、実際、液晶表示素子の基板間ギャップに影響を与える直径５μｍ以上の付着異物に関し、ラビング後洗浄工程終了後に基板上の異物数を計測した。図１１の計測対象となった基板では平均して０．００１個／ｍｍ２であった。図１２の計測対象となった基板では平均して２５９個／ｍｍ２と多く、残留した静電気によって異物が付着していると判断された。
【００４６】
なお、本実施例ではラビング・ローラー１のラビング布表面に電位制御用のローラーを接触させてラビング・ローラーの電位を制御しているが、非接触でラビング・ローラーの電位を制御する方法、ラビング・ローラーそのものの電位を可変電圧電源によって制御する方法なども利用できる。また、本実施例ではラビングされた基板とラビング・ローラーとの電位差が０Ｖ程度になるように制御したが、ラビング・ローラーの電位と基板の電位を同極性（例えばラビング・ローラーの電位が正であれば基板の電位も正）にして、静電反発を利用する方法を用いても良い。
【００４７】
第３の実施例では、積層基板２としてＳｉＮ保護膜を製膜したものを用い、ＳｉＮ膜に対してラビングする例を説明したが、ガラス基板の表面に設けたＳｉＮ膜上に所定のパターンのＰＩからなる配向膜を配置する構造では、配向膜のエッジの外側の保護膜の部分に異物が付着し、この異物がＰＩ配向膜上に転写される問題を生じるが、ＳｉＮ保護膜からＰＩ配向膜に移行する点またはＰＩ配向膜からＳｉＮ保護膜に移行する点で帯電制御ローラー４に印加する電位を反転させることによって、ＳｉＮ保護膜およびＰＩ配向膜の両方の膜の帯電を抑制することが可能となり、異物の付着を少なくすることができる。
【００４８】
第１の実施例〜第３の実施例においては、保護膜としてＳｉＮ膜を、配向膜としてＰＩを用いた例を説明したが、本発明は、この材料に限定されるものではなく、如何なる材料の保護膜または配向膜であっても適用することができる。
【００４９】
次に、上記で説明したラビング方法を液晶表示装置に適用することによって、表示品質に優れた液晶表示装置を形成することが可能である。具体的には、ガラス基板上にＴＦＴ素子、その駆動用電極及び配線を形成した薄膜トランジスタ層の上方に配向膜を形成し、トランジスタ基板とする。一方、別のガラス基板上にＴＦＴ素子に対応させて形成したカラーフィルタ層の上方に対向電極を形成し、カラーフィルタ基板とする。上記した各々の配向膜の表面を実施例１〜３で述べたラビング方法を用いてラビング処理を施した後、トランジスタ基板とカラーフィルタ基板との対向させて配置し、その間隙に液晶を充填させて、液晶表示装置が完成する。
【００５０】
上記した液晶表示装置の配向膜は従来のラビング処理によって発生する異物の付着が低減されているので、液晶表示装置を点灯させても異物に起因する欠陥のない、優れた表示品質特性を発揮することが出来る。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、配向膜のラビング時に発生する異物が静電気によって配向膜表面に付着することを抑制し、表示品質の優れた液晶表示素子を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示素子組立工程を説明するためのプロセスフローを表す図である。
【図２】ラビング布で摩擦を行ったときの動摩擦係数の変化を説明するための図である。
【図３】ラビング布で摩擦を行ったときの動摩擦係数と基板表面電位との関係を説明する図である。
【図４】実施例１における基板とラビング・ローラとの関係を説明するための配置図である。
【図５】実施例１における基板上の異物付着量を表す図である。
【図６】実施例１における基板上の異物を示す光学顕微鏡写真である。
【図７】実施例２におけるラビング装置の概略を示す図である。
【図８】実施例２における基板上の異物付着量の変化を示す図である。
【図９】実施例３におけるラビング装置の概略を示す図である。
【図１０】実施例３における基板上の異物付着量の変化を示す図である。
【図１１】実施例３における基板上の帯電量を測定した一例である。
【図１２】従来技術における基板上の帯電量を測定した一例である。
【符号の説明】
１…ラビング・ローラー、２…基板、３…ステージ、４…帯電制御用ローラー、５a、５ｂ…表面電位計プローブ、６…制御器、８…ステージ移動方向、１０…帯電制御用バー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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