JP2007086669A - ラビング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラビング布に付着した異物を除去し、清掃頻度が少なく長寿命のラビング装置を提供することである。
【解決手段】 ラビング装置３０は、ラビング布３２と、ラビング布３２を巻き付けたラビングローラ３１と、ラビングローラ３１を駆動する駆動手段と、ラビング布３２との接触面が粗く、ラビング布３２に付着した異物を掻き取るとともに、ラビング布３２の毛並みを揃えるセラミック等の多孔質な材料からなる再生ローラ３３とを備えた構成とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶表示装置の製造工程中の配向膜のラビング工程で使用するラビング装置に関するものである。

液晶表示装置、例えばＴＦＴアクティブマトリクス型カラー液晶パネルを搭載した液晶表示装置の製造プロセスには、大きく分けてアレイ工程、セル工程、モジュール工程の３つの工程がある。アレイ工程とは、透明基板を加工して、画素電極やＴＦＴ等を作り込むアレイ基板の工程である。次工程のセル工程は、先に出来上がったアレイ基板とこれに対向するＣＦ基板とに表面処理を行った後、両者を貼り合わせて組み立て、その２枚の透明基板の隙間（ギャップ）に液晶を注入し、封じ込める工程である。最後のモジュール工程は、先に出来上がったアレイ・ＣＦ基板を電気的に制御できるように駆動系の電子回路などを取り付ける工程であり、更に、光源となるバックライトなどの電子部品・材料を取り付ける工程でもある。

ここで、セル工程には両基板の上に配向膜を形成する配向膜形成工程と液晶分子の配列方向を決めるために配向膜上に溝を形成するラビング工程とが含まれる。配向膜形成工程では、ポリイミド樹脂などを溶剤に溶かし、精密なゴム板などで基板に印刷するか、或いは、スピンナ法によって塗布する。一般に、配向膜の厚みは、数千オングストロームに印刷し、その後乾燥させ、焼成することによって５００〜１０００Åの厚みに仕上げる。

ラビング工程では、ベルベットのような毛足の長い布（ラビング布）をラビングローラに巻き付け、ラビングローラを回転させながら基板上の配向膜を擦る。図６〜図８は、ラビング工程を説明する概略図である。配向膜２１が形成された基板２５をラビング装置のステージ３４に載置し、ラビングローラ３１を回転（矢印Ｂ方向）させた状態でステージ３４をラビングローラ３１の方（矢印Ａ方向）へ移動させる（図６参照）。ステージ３４が移動するとステージ３４の移動方向（矢印Ａ方向）とは逆向き（矢印Ｂ方向）に回転するラビングローラ３１に巻き付けられたラビング布３２によって配向膜２１が擦られる（図７参照）。そして、ステージ３４がラビングローラ３１を通過すると、配向膜２１の一面に溝が形成された状態となる（図８参照）。

このラビング工程において、ラビング時の毛の当たりや強さにムラがあると、ラビングムラと呼ばれる表示ムラなどの不良現象につながる。また、ラビング時に配向膜２１の一部が剥がれてラビング布３２に付着したり、配向膜２１表面にもともと付着していた異物がラビング布３２に付着することによっても、ラビングムラが生じる。また、図７に示すラビング布３２の中央付近の領域３２ａは基板２５の中央付近の領域２５ａを擦り、ラビング布３２の両端付近の領域３２ｂ、３２ｃは基板２５の両端付近の領域２５ｂ、２５ｃを擦るが、このとき、領域３２ａと領域３２ｂ、３２ｃとでは基板２５を擦っている時間が異なるので、経時によりラビング布３２の状態に差が生じ、基板２５のラビング状態にも影響する。つまり、領域２５ａと領域２５ｂ、２５ｃとでは配向膜２１の溝の状態が異なり、ラビングムラを生じる。

これらのラビングムラをなくすために様々な手法が提案されている。例えば、特許文献１には、ラビング布に付着した異物を除去するブレード又は粘着ローラを備えたラビング装置が開示されている。また、特許文献２には、ラビングムラをなくすためのラビング工程の条件が提案されている。
特開平８−３３４７６７号公報 特開２００３−２５５３５１号公報

しかしながら、特許文献１のように、ブレードを採用した場合は、ブレードの先端がラビング布に接触して異物を除去することになり、ブレードの先端に直ぐに異物がたまり、接触する配向膜表面に線状に傷が付くので、頻繁に清掃しなければならない。また、粘着ローラを採用した場合は、ローラが回転するのでブレードよりも表面積が大きくなり清掃頻度は少なくなるが、粘着ローラはゴム等の軟質な表面を有することになるので、傷が付きやすく、劣化も早いので交換サイクルが短いという問題がある。

また、特許文献２のように、ラビング工程の条件を最適化するだけでは異物によって生じるラビングムラの根本的な解決にはならない。

本発明は、ラビング布に付着した異物を除去し、清掃頻度が少なく長寿命のラビング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、ラビング布と、該ラビング布を巻き付けたラビングローラと、該ラビングローラを駆動する駆動手段とを備え、前記ラビング布を擦り付けて配向膜をラビングするラビング装置において、前記ラビング布との接触面が粗い再生ローラを備えることを特徴とする。

この構成によると、再生ローラの表面が粗いことによって、ラビング布の異物が掻き取りやすく、同時にラビング布の毛並みを揃えることもできる。

上記のラビング装置において、前記再生ローラの表面が多孔質な材料を用いると、表面の孔で異物を捕らえることができる。

また上記のラビング装置において、前記再生ローラの表面がゴムよりも硬質な材料を用いると、傷が付きにくく寿命も長くなる。

これらの性質を兼ね備えた材料としては、例えばセラミックが挙げられる。セラミックを用いた場合、表面の孔で異物を捕らえることができる。またセラミックは硬質であり傷が付きにくく寿命も長く、清掃も容易である。

また上記のラビング装置において、前記再生ローラを軸方向に揺動させると、配向膜に線状に傷が入ることを防止できる。これは、再生ローラに付着している異物によりラビング布の毛並みが乱れるが、再生ローラが揺動していると、ラビング布の毛並みの乱れが左右に振られるので、それに対応して配向膜の傷も左右に振られることになるからである。

また上記のラビング装置において、前記再生ローラと前記ラビング布との接触面は、前記ラビングローラにおけるラビング後の配向膜が現れる側に位置することが望ましい。これにより、万一、再生ローラとラビング布との接触面から異物が落下しても、その異物はラビング後の配向膜上に落ちるので配向膜に傷などの悪影響を与えることがない。

本発明によれば、凹凸のある粗い表面の再生ローラを用いることにより、ラビング布に付着した異物を捕らえることができるとともに、ブレードを用いる場合よりも表面積が大きく清掃頻度が少なくなり、粘着ローラを用いる場合よりも傷が付きにくく長寿命のラビング装置を得ることができる。

以下、ＴＦＴアクティブマトリクス型カラー液晶パネルを例に説明するが、本発明の液晶パネルの方式には特に限定はなく、その他のアクティブマトリクス方式や単純マトリクス方式の液晶パネルにも適用することができる。

図１は、ＴＦＴアクティブマトリクス型カラー液晶パネル１０の所定部分の断面図である。１１、１２は無水アルカリガラス等からなる第１の透明基板、第２の透明基板であり、１３、１４は各透明基板１１、１２の外側に貼着された偏光板である。

なお、透明基板１１、１２の厚みは、液晶パネルの薄型化のため０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

偏光板１３、１４には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）／ヨウ素系や、ポリエチレンフィルムなどを用いることができる。例えば、ＰＶＡ／ヨウ素系の偏光板は、ヨウ素イオンを吸着させたＰＶＡ高分子フィルムを一軸延伸してＰＶＡ偏向フィルムを作製し、ＰＶＡ偏向フィルムの表裏に基板フィルム（例えばトリアセチルセルロース）を貼り、一方の面に保護フィルム（例えばポリエチレンテレフタレートやポリエチレン）を、他面にアクリル系の接着剤と離型フィルムとを積層して作製される。このような偏光板１３、１４は０．５〜１．０ｍｍの厚みのものが好適に用いられる。

なお、偏光板１３、１４と透明基板１１、１２との間には位相差板が設けられることもある。

また、１５は金属薄膜等からなる配線であり、１６は配線１５とＴＦＴ（不図示）を繋ぐドレイン電極、１７は配線１５又は第１の透明基板１１の上に形成されたアクリル樹脂等からなる絶縁膜、１８は絶縁膜１７の接続用穴を通してドレイン電極１６に接続された、画素ドット毎の透明導電膜からなる画素電極である。

また、１９は第２の透明基板１２の内側に画素ドット毎に貼着されたカラーフィルタ（ＣＦ）であり、２０は非表示部分を遮光するためのブラックマトリクス、２１は画素電極１８上及び後述する対向共通電極２３上にそれぞれ形成された配向膜である。

また、２２はカラーフィルタ１９及びブラックマトリクス２０上に形成された透明導電膜からなる対向共通電極である。２３は第２の透明基板１２の外周のほぼ全周にわたって形成され、第２の透明基板１２と絶縁膜１７とを接着するシール材である。そして、シール材２３で囲まれた部分は液晶層２４で満たされている。

次に、液晶パネル１０を備えた液晶表示装置の製造プロセスについて説明する。大きく分けてアレイ工程、セル工程、モジュール工程の３つの工程がある。アレイ工程とは、第１の透明基板１１を加工して配線１５、ドレイン電極１６、絶縁体１７、画素電極１８、ＴＦＴ等を作り込むアレイ基板２５の工程である。

次工程のセル工程は、先に出来上がったアレイ基板２５とこれに対向するＣＦ基板２６（第２の透明基板１２にＣＦ等を加工したもの）とに配向膜形成等の表面処理を行った後、両者を貼り合わせて組み立て、その２枚の透明基板の隙間（ギャップ）に液晶を注入し、封じ込める工程である。

最後のモジュール工程は、先に出来上がったアレイ・ＣＦ基板２５、２６を電気的に制御できるように駆動系の電子回路などを取り付ける工程であり、更に、光源となるバックライトなどの電子部品・材料を取り付ける工程でもある。

以下に、セル工程について詳しく説明する。セル工程には両基板２５、２６の上に配向膜２１を形成する配向膜形成工程と液晶分子の配列方向を決めるために配向膜２１上に溝を形成するラビング工程とが含まれる。まず配向膜形成工程において、完成したアレイ基板２５及びＣＦ基板２６の上に配向膜２１を形成する。これは、ポリイミド樹脂等を溶剤に溶かし、精密なゴム板等で印刷するか、或いは、スピンナ法によって塗布する。配向膜２１の厚みは、数千オングストロームに印刷し、その後乾燥させ、焼成することによって５００〜１０００Åの厚みに仕上げる。

次に、ラビング工程において配向膜２１上に溝を形成する。以下、アレイ基板２５を例に説明するが、ＣＦ基板２６も同様である。図２は、ラビング工程で使用されるラビング装置３０の要部側面図、図３は、ラビング装置の要部正面図である。ラビング装置３０は、モータ等の駆動手段（不図示）によって回転される円柱状のラビングローラ３１と、ラビングローラ３１に巻き付けられたベルベットのような毛足の長い布からなるラビング布３２と、モータ等の駆動手段（不図示）によって回転され、ラビング布３２に接触してラビング布３２に付着した異物を掻き取るとともに、ラビング布３２の毛並みを揃える円柱状の再生ローラ３３と、ラビングする基板２５、２６を載置して配向膜２１がラビング布３２で擦られるように移動させるステージ３４とを備えている。

ラビングローラ３１は、例えば直径約１３０ｍｍで、回転速度は約８００ｒｐｍである。ラビング布３２には、ナイロンやレーヨン等を用いることができる。

また再生ローラ３３の表面（ラビング布３２との接触面）には、ラビング布３２の異物を捕らえ毛並みを揃えるため、凹凸のある粗い材料が用いられる。粗い材料とは、例えば多孔質の材料である。更に、ゴムより硬質な材料であることが好ましい。硬質な材料を用いることで傷が付きにくく寿命も長くなる。これらの性質を兼ね備えた材料としては、例えばセラミックが挙げられる。セラミックを用いた場合、表面の孔で異物を捕らえることができる。またセラミックは硬質であり傷が付きにくく寿命も長く、清掃も容易である。

ラビング工程の手順としては、従来例の図６〜図８と同様に、まず配向膜２１が形成された基板２５をステージ３４上に載置し、ラビングローラ３１を回転（矢印Ｂ方向）させた状態でステージ３４をラビングローラ３１の方（矢印Ａ方向）へ移動させる。ステージ３４が移動するとステージ３４の移動方向（矢印Ａ方向）とは逆向き（矢印Ｂ方向）に回転するラビングローラ３１に巻き付けられたラビング布３２によって配向膜２１が擦られる。そして、ステージ３４がラビングローラ３１を通過すると、配向膜２１の一面に溝が形成された状態となる。

このラビング工程において、再生ローラ３３はラビングローラ３１と同じ方向（矢印Ｃ方向）に回転する。これにより、ラビング布３２の毛並みを揃えることができる。更に、ラビング布３２に付着した異物を再生ローラ３３の粗い表面で掻き取ることができる。なお、再生ローラ３３の直径は大きい程メンテナンスの周期が長くなるので好ましく、例えばラビングローラ３１の直径と同じ大きさとすることができる。また、再生ローラ３３の回転方向がラビングローラ３１の回転方向と同じであるので、再生ローラの回転速度はラビングローラ３１の回転速度より遅くても十分に機能する。

また、図３に示すように、再生ローラ３３はラビング布３２の幅よりも長いことが好ましい。この場合、再生ローラ３３を回転させながら軸方向に揺動させることにより、配向膜２１に線状に傷が入ることを防止できる。これは、再生ローラ３３に付着している異物によりラビング布３２の毛並みが乱れるが、再生ローラ３３が揺動していると、ラビング布３２の毛並みの乱れが左右に振られるので、それに対応して配向膜２１の傷も左右に振られることになり、揺動しないで傷がスジ状に生じるよりは、影響が抑えられるからである。

図４は、他のラビング装置４０の要部側面図である。図４に示すように、再生ローラ３３とラビング布３２との接触面が、ラビングローラ３１におけるラビング後の配向膜２１が現れる側に位置している。これにより、万一、再生ローラ３３とラビング布３２との接触面から異物が落下しても、その異物はラビング後の配向膜２１上に落ちるので配向膜２１に傷などの悪影響を与えることがない。

なお、１枚の大判の基板から液晶パネルが何枚か取れる多面取りのマザー基板を用いる場合にも、同様に上記のラビング装置３０を用いることができる。図５は、マザー基板のラビング工程を説明する図である。図５ではわかりやすくするため再生ローラは省略している。マザー基板４０に基板２５が複数配列されており、マザー基板４０が一度にラビング布３２によってラビングされる。これは、携帯電話機などに採用される小型の液晶パネルの製造に有効に利用される。なお、隣接する基板２５の間に捨てシロとなる端材が存在することにより、スクライブやブレークにより基板２５に割れや欠けが生じても、隣接する基板２５の両方へ影響を与えてしまうのを防ぐことができる。またスクライブ用のカッター刃の跳びが生じても端材があることによって次の基板２５の所定箇所をきちんとスクライブすることが可能となる。

そして、ラビング工程が終わると、スクリーン印刷によってアレイ基板２５又はＣＦ基板２６にシール材２３を塗布する。また、セルギャップを一定に保つためにプラスチックビーズ等のスペーサ材を画面上に散布する。散布方法は、紛状のスペーサ材に高電圧を印加し、静電気の力によって散布する方法（ドライ散布）等を用いることができる。

なお、セルギャップを一定に保つための他の手段として、基板２５又は２６上に一定厚のリブを形成しておいてもよい。

次に、予め設けた位置合せマスクパターンを用いて２枚の電極基板間を精密に貼り合わせる。貼り合わせた基板は密閉度をよくするために加圧しながら熱や紫外線を照射し、シール材２３を硬化させる。

次に、貼り合わせた基板の外周部の捨てシロ（端材）を切断する。また、その基板から液晶パネルが何枚か取れる多面取りのマザー基板に対しては、その面取り切り離し切断も同時に行う。

次に、個々に分離された空きセルに真空方式の注入装置によって液晶材料を注入する。液晶材料を注入後、セルの注入口に接着剤などを塗布し、熱や紫外線照射によって注入口を塞いで貼合せ基板が完成する。

次に、偏光板１３、１４を上記工程で作製された貼合せ基板へ貼着する。具体的には、接着剤が塗布された両偏光板１３、１４をそれぞれ透明基板１１、１２に気泡が入らないようにゴムローラ等で押さえながら貼り付ける。続いて、チャンバー内で加熱・加圧して偏光板１３、１４の貼着を完成させる。

このようにして完成した液晶パネル１０は、点灯検査などを行い、モジュール工程へ進み、筐体に組み付けられる。

本発明のラビング装置は、ＴＦＴアクティブマトリクス型カラー液晶パネルに代表されるアクティブマトリクス方式の液晶パネルや単純マトリクス方式の液晶パネルの製造工程中のラビング工程に利用することができる。

本発明のＴＦＴアクティブマトリクス型カラー液晶パネルの所定部分の断面図である。 本発明のラビング装置の要部側面図である。 本発明のラビング装置の要部正面図である。 本発明の他のラビング装置の要部側面図である。 本発明のマザー基板のラビング工程を説明する図である。 従来のラビング工程を説明する概略図である。 従来のラビング工程を説明する概略図である。 従来のラビング工程を説明する概略図である。

符号の説明

１０ 液晶パネル
２１ 配向膜
３０、４０ ラビング装置
３１ ラビングローラ
３２ ラビング布
３３ 再生ローラ

Claims (6)

1. ラビング布と、該ラビング布を巻き付けたラビングローラと、該ラビングローラを駆動する駆動手段とを備え、前記ラビング布を擦り付けて配向膜をラビングするラビング装置において、
   前記ラビング布との接触面が粗い再生ローラを備えることを特徴とするラビング装置。
2. 前記再生ローラの表面が多孔質であることを特徴とする請求項１記載のラビング装置。
3. 前記再生ローラの表面がゴムよりも硬質であることを特徴とする請求項１又は２記載のラビング装置。
4. 前記再生ローラの表面がセラミックであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のラビング装置。
5. 前記再生ローラが軸方向に揺動することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のラビング装置。
6. 前記再生ローラと前記ラビング布との接触面は、前記ラビングローラにおけるラビング後の配向膜が現れる側に位置することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のラビング装置。

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