JP2007298680A - ラビング装置およびラビング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、被ラビング処理基板の大型化にも係わらず製造設備設置のための面積が少なくて省スペース化が図られると共に、被ラビング処理基板１枚当りのラビング処理時間を短縮し、且つ高精度で均一なラビング処理を施すことが可能なラビング装置およびラビング方法を提供するものである。
【解決手段】ラビング装置をアライメント部１とラビング部２で構成し、アライメント部１において被ラビング処理基板１５を所定の方向でラビングされる向きに設定した後にラビング部２へ浮上搬送し、ラビング部２で所定の方向および速度で回転する前記ラビングロール１１を該ラビングロールの長手方向に略直角の方向に移動させながら被ラビング処理基板１５に形成された配向膜にラビング処理を行なうようにした。
【選択図】図１−４

Description

本発明は、液晶パネルの製造プロセスの中のラビング工程で使用するラビング装置およびラビング方法に関する。

液晶パネルの製造プロセスの中にラビング工程がある。これは、透明基板（例えば、ガラス基板、樹脂基板等）の表面に形成された配向膜を布で擦って（ラビング）微細な溝を形成する工程であり、液晶分子の分布を均一に、且つ液晶分子の配向を溝に沿って所定の方向に配列させることによって液晶表示素子の全面に亘って均一な表示を得るためのものである。

従って、表示品位の良好な液晶表示素子を作成するためには、配向膜全面を均一な条件下でラビングことによって微細な溝を配向膜全面に亘って均一に形成することが求められる。

ガラス基板に形成された配向膜をラビングする一般的な方法は、円筒形状のロールの外周面にパイル（毛）を植設した布（ラビング布）を巻装してラビングロールを構成し、ガラス基板を所定の方向に所定の速度で移動させながらガラス基板に形成された配向膜を所定の方向に所定の速度で回転するラビングロールのパイルでラビングするものである。

その場合、配向膜全面を均一な条件下でラビングためには、上記ガラス基板に形成された配向膜とラビングロールに巻装されたラビング布のパイルとの距離を均一に保持した状態でラビングすることが必要であるが、そのためには極めて高い平面度を有するテーブル上に真空吸着によってガラス基板を固定することが必要である。

そこで、配向膜が形成されたガラス基板をラビングテーブル上に搬送する方法として、目的は異なるが搬送機構として見た場合に採用が可能な方法が、図５に示すような液晶パネルの基板露光装置への基板載置方法として提案されている。

それは、（ａ）の工程において、基板チャックテーブル５０に浮沈自在に取り付けられた吸着ピン５１を該基板チャックテーブル５０の表面５２から突出させ、ハンドリングロボット５４を動作させて露光基板５３を載置したハンドリングロボット５４の吸着アーム５５を基板チャックテーブル５０の表面５２から突出した吸着ピン５１の先端部の上方で停止させる。

そして（ｂ）の工程において、吸着ピン５１の位置を避ける形状の吸着アーム５５を基板チャックテーブル５０側に降下させて露光基板５３を吸着ピン５１の先端部に吸着させる。

その後（ｃ）の工程において、露光基板５３が取り除かれた吸着アーム５５のみを更に降下させて基板チャックテーブル５０の上方から退避させる。

最後に（ｄ）の工程において、先端部に露光基板５３を吸着した吸着ピン５１を基板チャックテーブル５０内に沈め、露光基板５３がチャックテーブル５０に接触した時点でチャックテーブル５０による露光基板５３の吸着を開始すると共に、吸着ピン５１による吸着を解除する。このようにして露光基板５３をチャックテーブル５０上に載置するものである（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１１４８８２号公報

ところで、上記露光基板の搬送方法を採用して配向膜が形成されたガラス基板をラビング装置に搬送する場合、ガラス基板の大型化に伴って搬送ロボットも必然的に巨大化が避けられず、製造設備の設置に際して広大な面積が必要となる。

この場合、世代別におけるガラス基板の大きさは、液晶パネルの開発当初を液晶の第1世代とすると約３００ｍｍ×３００ｍｍであったものが、現在の液晶世代である第６世代では約１５００ｍｍ×１８００ｍｍであり、今後の第７世代においては約１８００ｍｍ×２０００ｍｍまでなるであろうと予測される。

また、ガラス基板の大型化は該ガラス基板の重量の増大化を招く。そのため、ガラス基板の大型化に際しては、ガラス基板を支持する搬送ロボットのロボットアームを厚くすることによってロボットアームを大型ガラス基板を支持できるだけの頑丈なものにする必要がある。

その場合、ロボットアームに載置されたガラス基板をテーブル上に移すとき、あるいは反対にラビング処理が終わったガラス基板をテーブル上からロボットアームに移すときのロボットアームの操作に支障をきたさないようにするためには、吸着ピンのテーブルから突出する長さはロボットアームの厚みよりも長くする必要があることから、吸着ピンのテーブルから突出するストロークを長くしなければならない。

すると、ラビング処理が終わったガラス基板をテーブル上からロボットアームに移すときのガラス基板のテーブルからの剥離距離が長くなり、ガラス基板の剥離帯電量が増加することになる。その結果、ガラス基板に付着する塵埃や金属粒子等が増加して不良を発生させる要因となるものである。

また、矩形のガラス基板に対する一般的なラビング処理は、ガラス基板の２組の互いに対向する辺のいずれに対しても所定の角度をもって施される。その場合、配向膜が形成されたガラス基板とラビングロールとの相対移動方向を基準にすると、相対移動方向に対して平行に配置したガラス基板を相対移動方向に対して所定の角度（ラビング角度）傾けたラビングロールでラビング処理を行なう方法と、相対移動方向に対して所定の角度（ラビング角度）傾けて配置したガラス基板を相対移動方向に対して直角に配設したラビングロールでラビング処理を行なう方法とが考えられる。

そこで、上記２種類のラビング処理方法における違いを図３および図４を参照して説明する。図３はラビング処理に必要なラビングロールの長さの違いを示したものである。そのなかで、（ａ）は前者のガラス基板とラビングロールとの相対移動方向に対してラビングロールを傾ける方法、（ｂ）は相対移動方向に対してガラス基板を傾ける方法であり、相対移動方向に対して夫々の傾斜角θを４５°に設定したものである。また、配向膜をラビング処理されるガラス基板の形状を長方形とし、長辺の長さをＡ、短辺の長さをＢとする。

（ａ）の場合のラビングロールの長さをＬ_１とすると、
Ｌ_１＝√２×Ａ （１）
となり、（ｂ）の場合のラビングロールの長さをＬ_２とすると、
Ｌ_２＝√２×（Ａ＋Ｂ）／２ （２）
となる。

数式（１）および（２）より、Ａ＞ＢとするとＬ_１＞Ｌ_２との関係が成り立つ。つまり、ガラス基板が長方形であれば（ａ）よりも（ｂ）のラビング処理方法の方がラビングロールを短くすることができる。

ラビングロールは、長さが長くなるにつれて自重による撓みが増加し、ガラス基板の配向膜に対するラビングロールの接触圧力を均一に保つことが困難となって高精度で均一なラビング処理を施すことができなくなる。よって、ラビングロールは短いほど良好なラビング処理を施すことができる。

ところで、上述の従来のガラス基板搬送方法は、（ａ）のラビング処理方法に採用されるものであり、従って、ガラス基板に形成された配向膜に対して高精度で均一なラビング処理を施すことは極めて難しい。

次に、図４はガラス基板１枚当りに要するラビング処理時間の違いをラビング処理の距離（ラビングストローク）の違いとして示したものである。そのなかで、（ａ）は前者のガラス基板とラビングロールとの相対移動方向に対してラビングロールを傾ける方法、（ｂ）は相対移動方向に対してガラス基板を傾ける方法であり、相対移動方向に対して夫々の傾斜角θを４５°に設定したものである。また、配向膜をラビング処理されるガラス基板の形状を長方形とし、長辺の長さをＡ、短辺の長さをＢとする。

（ａ）の場合のラビング処理の距離をＬ_１′とすると、
Ｌ_１′＝Ａ＋Ｂ （３）
となり、（ｂ）の場合のラビング処理の距離をＬ_２′とすると、
Ｌ_２′＝（Ａ＋Ｂ）／√２ （４）
となる。

数式（３）および（４）より、常にＬ_１′＞Ｌ_２′との関係が成り立つ。つまり、（ａ）よりも（ｂ）のラビング処理方法の方がガラス基板１枚当りのラビング処理時間が短い。

従って、上述同様に従来のガラス基板搬送方法は、（ａ）のラビング処理方法に採用されるものであり、従って、ガラス基板１枚当りのラビング処理時間は改善の余地がある。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、被ラビング処理基板の大型化にも係わらず製造設備設置のための面積が少なくて省スペース化が図られると共に、被ラビング処理基板１枚当りのラビング処理時間を短縮し、且つ高精度で均一なラビング処理を施すことが可能なラビング装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、所定の方向に所定の速度で回転しながら所定の速度で直線状に移動するラビングロールの外周面に巻装されたラビング布で基板に形成された配向膜をラビング処理するラビング装置であって、前記ラビング装置は並設されたアライメント部とラビング部を備えており、前記ラビング部で所定の方向に向けられた基板をエアで浮上させた状態で前記ラビング部まで搬送し、その後ラビング処理を施すようにしたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記アライメント部は複数のエア噴出孔が穿設されると共に、エア吸引孔が穿設された回動ステージを回動自在且つ昇降自在に支持するアライメントテーブルを有し、
前記ラビング部はエアの噴出と吸引を兼ねる複数のエア噴出・吸引孔が穿設されたラビングテーブルを有し、
前記基板を前記回動ステージに真空吸着した状態で所定の方向に向けた後、エアで浮上させた状態で前記ラビングテーブル上方まで搬送するようにしたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項２において、前記ラビングテーブルに真空吸着固定した前記基板を、所定の方向および速度で回転する前記ラビングロールを該ラビングロルの長手方向に略直角の方向に移動させながら前記基板に形成された配向膜にラビング処理を行なうようにしたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のラビング装置を使用することを特徴とするものである。

本発明のライング装置およびラビング方法は、アライメント部で方向制御した被ラビング処理基板を浮上方式によってラビング部に搬送し、ラビング部に固定した被ラビング処理基板をラビングロールを該ラビングロールの長手方向に対して直角の方向に移動させながらラビング処理を施すようにした。

その結果、ロールコンベアの搬送方式においては被ラビング処理基板の垂れた頂角部が搬送時にロールに引っ掛かって搬送ができなくなるようなことがあるが、浮上方式の搬送方法ではそのような不具合を生じることがなくなった。

また、ラビングロールの長さが従来のラビング処理方法に比べて短くなると共にラビングのストロークも短くなり、被ラビング処理基板１枚当りのラビング処理時間を短縮し、且つ高精度で均一なラビング処理を施すことが可能になった。

更に、被ラビング処理基板をラビングテーブルに搬送する際にロボットを使用する必要がないため、被ラビング処理基板の大型化にも係わらず製造設備設置のための面積が少なくて省スペース化が図られた。

以下、この発明の実施形態を図１および図２を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付し、説明は省略する）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は本実施形態のラビング装置を使用したラビング工程を示す工程図であり、（ａ）〜（ｇ）は平面図、（ａ′）〜（ｇ′）は（ａ）〜（ｇ）の夫々の側面図である。まず、ラビング工程を説明する前に（ａ）および（ａ′）を参照してラビング装置について説明し、その後でラビング工程について説明する。ラビング装置は、アライメント部１とラビング部２とトランスファ部３を備えている。

アライメント部１は、全体に複数のエア噴出孔４と中央部に回動ステージ保持孔５を設けた平板状のアライメントテーブル６を有しており、回動ステージ保持孔５にはエア吸引孔７を設けた回動ステージ８が昇降自在且つ回動自在に保持されている。

また、ラビング部２は、全体に複数の複数のエア噴出・吸引孔９を設けた平板状のラビングテーブル１０を有しており、ラビングテーブル１０の上方には円筒状のロールの外周面にラビング布が巻装された回転可能なラビングロール１１が昇降自在且つ移動自在に配設されている。

なお、アライメントテーブル６とラビングテーブル１０は互いの上面が略面一となるように並設されている。

更に、トランスファ部３は、並設されたアライメントテーブル６およびラビングテーブル１０を挟んだ両側にその並設方向に直線状に且つ略平行に延びる一対のガイドレール１２が昇降自在に配設されており、ガイドレール１２には該ガイドレール１２の延長方向と直交する方向に伸縮するチャックハンド１３を支持するスライダ１４がガイドレール１２に沿って摺動するように嵌合されている。

次に、上述のラビング装置によるラビング工程について説明する。（ａ）および（ａ′）の工程において、ラビングロール１１をラビングテーブル１０の一方の端部側上方に位置させると共に、夫々のスライダ１４をアライメントテーブル６側に摺動した一対のガイドレール１２を下方に位置させる。このとき、夫々のチャックハンド１３はスライダ１４側に短縮されている。また、回動ステージ８は下方に位置して該回動ステージ８の上面はアライメントテーブル６と略面一となっている。

次に（ｂ）および（ｂ′）の工程において、アライメントテーブル６のエア噴出孔４からエアを噴出させ、表面に配向膜を形成したガラス基板１５の該配向膜を上方に向けると同時に、ガラス基板１５の少なくとも一対の対向する側面１６がラビングロール１１と略平行となるようにガラス基板１５をアライメントテーブル６上方に搬送して静置する。すると、ガラス基板１５はエア噴出孔４からの噴出エアによってアライメントテーブル６の上方に浮上した状態で保持されることになる。

この場合、ガラス基板１５がアライメントテーブル６の上面から浮上する距離は、エアの流量を調整することにより０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ程度に設定される。

次に（ｃ）および（ｃ′）の工程において、回動ステージ８を上昇させて該回動ステージ８の上面がガラス基板１５に当接したところで回動ステージ８の上昇を停止し、その後回動ステージ８のエア吸引孔７からエアを吸引して回動ステージ８上面にガラス基板１５を真空吸着させる。更にその後回動ステージ８を回動してガラス基板１５が所定のラビング方向でラビングされる向きになったところで回動を停止し、エア吸引孔７からのエア吸引を停止して回動ステージ８を下方に下降させる。

すると、所定のラビング方向でラビングされる向きに設定されたガラス基板１５はエア噴出孔４からの噴出エアによってアライメントテーブル６の上方に浮上した状態で保持されることになる。

次に、（ｄ）および（ｄ′）の工程において、一対のガイドレール１２を上昇させ、互いに対向する位置に摺動されたスライダ１４から夫々のチャックハンド１３をガラス基板１５に向かって伸長し、チャックハンド１３の先端部の下面をガラス基板１５の上面に接触させる。そして、図２に示すように、チャックハンド１３の先端部に設けられたエア吸引孔１７からエアを吸引して対向する一対のチャックハンド１３の先端部でガラス基板１５を真空吸着する。

次に、（ｅ）および（ｅ′）の工程において、ラビングテーブル１０に設けられたエア噴出・吸引孔９からエアを噴出させると共に、スライダ１４をガイドレール１２に沿ってアライメント部１側からラビング部２側に摺動することによって、チャックハンド１３に真空吸着されたガラス基板１５をアライメントテーブル６の上方からラビングテーブル１０の上方の所定の位置までエアで浮上した状態で搬送する。

次に、（ｆ）および（ｆ′）の工程において、チャックハンド１３のエア吸引孔１７からのエア吸引を停止して夫々のチャックハンド１３をスライダ１４側に短縮し、その後ガイドレール１２を下方に下降させる。

すると、基板１５はエア噴出・吸引孔９からの噴出エアによってラビングテーブル１０の上方に浮上した状態で保持されることになる。その後、ラビングテーブル１０のエア噴出・吸引孔９からのエア噴出量を徐々に少なくして最後にエアの噴出を停止する。このようなエア噴出量の調整によってラビングテーブル１０の上方に浮上していたガラス基板１５が徐々に下降して最後にラビングテーブル１０上に載置されることになる。

更にその後、ラビングテーブル１０のエア噴出・吸引孔９からエアを吸引してガラス基板１５をラビングテーブル１０上に真空吸着する。すると、ガラス基板１５は所定のラビング方向でラビングされる向きになった状態でラビングテーブル１０上に固定されたことになる。

次に、（ｇ）および（ｇ′）の工程において、ラビングロール１１を所定の位置まで下降させた後に回転を開始させ、所定の速度で移動させながらラビングテーブル１０上に固定されたガラス基板１５に形成された配向膜にラビング処理を施す。

以上で一連のラビング工程は終了し、その後、ラビングテーブル１０のエア噴出・吸引孔９からのエア吸引を停止してガラス基板１５を次の工程に搬出する。

上記ラビング工程に従って順次ガラス基板をラビング処理することによって効率的にラビング処理作業が進められる。

なお、アライメントテーブル６に設けられたエア噴出孔４およびラビングテーブル１０に設けられたエア噴出・吸引孔９は共に直径が約２０ｍｍ程度であるが、テーブルの大きさ、厚み、および配置される孔のピッチ等を考慮して決定されるものであり、必ずしも２０ｍｍに限られるものではない。

以上説明したように、本発明のラビング装置およびラビング方法は、従来のような吸着ピンが不要であるために装置の構造が簡単になり、装置の価格を低減することができる。

また、被ラビング処理基板をラビングテーブルに搬送する際にロボットを使用する必要がないため、被ラビング処理基板の大型化にも係わらず製造設備設置のための面積が少なくて省スペース化が図られる。

また、アライメントテーブル上で方向制御した被ラビング処理基板を浮上方式によってラビングテーブル上まで搬送するようにした。その結果、ロールコンベアの搬送方式においては被ラビング処理基板の垂れた頂角部が搬送時にロールに引っ掛かって搬送ができなくなるようなことがあるが、浮上方式の搬送方法ではそのような不具合を生じることはない。

また、浮上方式の搬送方法では浮上距離が約０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ程度であるため、テーブルとの剥離距離が短く、静電帯電を低く抑えることができる。

更に、方向制御した被ラビング処理基板を固定し、ラビングロールを該ラビングロールの長手方向に対して直角の方向に移動させながらラビング処理を施すようにした。そのため、ラビングロールの長さが従来のラビング処理方法に比べて短くなると共にラビングのストロークも短くなり、被ラビング処理基板１枚当りのラビング処理時間を短縮し、且つ高精度で均一なラビング処理を施すことが可能になる。などの優れた効果を奏するものである。

本発明のラビング装置を使用したラビング工程を示す工程図である。 本発明のラビング装置を使用したラビング工程を示す工程図である。 本発明のラビング装置を使用したラビング工程を示す工程図である。 本発明のラビング装置を使用したラビング工程を示す工程図である。 ガラス基板をチャックハンドで吸着したときの部分拡大図である。 ガラス基板の方向とラビングロールの長さの関係を示す説明図である。 ガラス基板の方向とラビングストロークの関係を示す説明図である。 従来の、基板チャックテーブルに露光基板を載置する工程を示す工程図である。

符号の説明

１ アライメント部
２ ラビング部
３ トランスファ部
４ エア噴出孔
５ 回動ステージ保持孔
６ アライメントテーブル
７ エア吸引孔
８ 回動ステージ
９ エア噴出・吸引孔
１０ ラビングテーブル
１１ ラビングロール
１２ ガイドレール
１３ チャックハンド
１４ スライダ
１５ ガラス基板
１６ 側面
１７ エア吸引孔

Claims (4)

1. 所定の方向に所定の速度で回転しながら所定の速度で直線状に移動するラビングロールの外周面に巻装されたラビング布で基板に形成された配向膜をラビング処理するラビング装置であって、前記ラビング装置は並設されたアライメント部とラビング部を備えており、前記ラビング部で所定の方向に向けられた基板をエアで浮上させた状態で前記ラビング部まで搬送し、その後ラビング処理を施すようにしたことを特徴とするラビング装置。
2. 前記アライメント部は複数のエア噴出孔が穿設されると共に、エア吸引孔が穿設された回動ステージを回動自在且つ昇降自在に支持するアライメントテーブルを有し、
   前記ラビング部はエアの噴出と吸引を兼ねる複数のエア噴出・吸引孔が穿設されたラビングテーブルを有し、
   前記基板を前記回動ステージに真空吸着した状態で所定の方向に向けた後、エアで浮上させた状態で前記ラビングテーブル上方まで搬送するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のラビング装置。
3. 前記ラビングテーブルに真空吸着固定した前記基板を、所定の方向および速度で回転する前記ラビングロールを該ラビングロルの長手方向に略直角の方向に移動させながら前記基板に形成された配向膜にラビング処理を行なうようにしたことを特徴とする請求項２に記載のラビング装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のラビング装置を使用することを特徴とするラビング方法。

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