JP2008287080A - ラビング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、大型基板であっても基板に形成された配向膜全体を均一な圧力でラビングすることによって表示品位の良好な液晶ディスプレイが実現できると共に、ラビング装置出荷時の搬送業務に係わる時間的、コスト的負担を低減し、設置に際しては必要となる占有面積の拡大を抑制することが可能なラビング装置を提供することにある。
【解決手段】第一の架台１上に該第一の架台１に略垂直に固定されたリニア機構支持体４の両側にリニア機構１３を介して直線状に摺動自在に支持されたテーブル１０を備えた主機構部２４と、第二の架台２上に該第二の架台２に略垂直に立設された一対の第二のベッド支持体１５ａ、１５ｂに固定・支持された第二のベッド１４に旋回摺動自在に支持された、ラビングローラを回転自在に支持するラビングローラ支持体１７を備えた補助機構部２５が分離および連結可能に構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示素子の製造プロセスの1つである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り、詳しくは、特に大型の液晶表示素子にラビング処理を施すラビング装置に関する。

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）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パネルの全面に亘って均一な表示を得るためのものである。

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、円筒状のローラの外周面にパイル（毛）を植設した布（ラビング布）を巻装してラビングローラを構成し、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回転するラビングローラのパイルでラビングするものである。

ラビング工程で使用される従来のラビング装置は、配向膜が形成されたガラス基板を該ガラス基板面の法線が重力方向とほぼ平行となるようにステージ上に保持し、ラビングローラの回転軸および／またはステージを重力方向に対してほぼ垂直方向に移動させながらラビング処理を行なうというものでる。

ところでラビング装置は、液晶ディスプレイの大型化に伴ってラビングローラも長大化する必要がある。その場合、ラビングローラの円筒の長さを長くするにつれてラビングローラ自身の重量が重くなり、ラビングローラの回転軸を水平方向（重力方向に対して垂直方向）に支持したときにラビングローラの長手方向の中央部が自重によって撓み（偏芯）、ガラス基板に形成された配向膜全体を均一な圧力でラビングすることができないことになる。その結果、液晶表示パネル全面が不均一な表示を示し、表示品位を損なった見映えの悪い液晶ディスプレイとなってしまう。

また、上述のようにラビングローラが撓んだ状態で回転すると、ラビングローラの偏芯のためにラビングローラに遠心力によるぶれが生じ、ガラス基板に形成された配向膜全体を均一な圧力でラビングすることができないことになる。その結果上記同様、液晶表示パネル全面が不均一な表示を示し、表示品位を損なった見映えの悪い液晶ディスプレイとなってしまう。

このような問題はラビングローラの加工精度を高めることで対処できるものではなく、解決手段として、ラビングローラの自重による撓みに起因する、配向膜全体に対する不均一な加圧を低減し、表示品位の良好な液晶ディスプレイが実現できるラビング装置の提案がなされている。

それは、図６に示すように、ラビングローラ５０の回転軸を重力方向５１と平行に保持し、配向膜が形成されたガラス基板５２を該ガラス基板５２面の法線が重力方向５１と垂直方向となるようにステージ５３上に保持し、回転するラビングローラ５０とガラス基板５２が保持されたステージ５３の重力方向５１に垂直方向の相対移動によってラビング処理を行なう装置である（例えば、特許文献１参照。）。
特許第２８００７９３号公報

ところで、液晶世代別におけるガラス基板の大きさは、主に装置の処理能力によって限定され、液晶表示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７世代では約１８００ｍｍ×２０００ｍｍとなり、今後の第８〜１０世代においては約２６００ｍｍ×３０００ｍｍにまでなるであろうと予測される。

すると、ラビング処理が施されるガラス基板の大型化によってラビング装置も必然的に大型になり、それに伴ってラビング装置の設置に要する占有面積も大きくなる。そのため、ラビング装置を設置するための広い敷地と大きな建物が必要となり、土地の利用効率が低下すると共にラビング装置の稼動に関係しない土地・建物に対する固定費が嵩むことになる。

この問題対し、「特許文献１」に記載されたラビング装置は上述したように、ガラス基板の大型化に対して表示品位の良好な液晶ディスプレイを実現することが可能であると共に、ガラス基板の大型化に伴ってラビング装置の占有面積が拡大化するのを抑制する利点も有している。

但し、今後、液晶の第８〜１０世代を迎えてラビング処理を施すガラス基板の大きさが極大化すると、従来のラビング装置ほどではないにしても提案されたラビング装置においても大型化は避けられない。

すると、ラビング装置の大型化に伴って、ラビング装置の組立作業スペースの確保および出荷時の搬送作業に係わる効率等の問題が発生する。

特に、搬送作業については、搬送するラビング装置が所定の大きさ以上になると道路交通法等の法的制約を受け、公道を走行するための申請書類作成業務および申請業務に係わる人件費が発生すると共に、搬送日の限定によって納期の自由度が制約される可能性がある。

さらに、大型車両を使用することによる搬送コストの大幅な経費が必要になり、ラビング装置の製作費以外の余分な経費が嵩むことになる。

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、大型ガラス基板であってもガラス基板に形成された配向膜全体を均一な圧力でラビングすることによって表示品位の良好な液晶ディスプレイが実現できると共に、ラビング装置出荷時の搬送業務に係わる時間的、コスト的負担を低減し、設置に際しては必要となる占有面積の拡大を抑制することが可能なラビング装置を提供することにある。

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、基板に形成された配向膜に、回転するラビングローラによってラビング処理を施すラビング装置であって、
前記ラビング装置は、配向膜が形成された一対の基板の夫々を固定する一対のステージが共に重力方向に対して平行あるいは所定の角度で傾斜した状態を保持しながら個別に移動するのを制御する一対のステージ制御機構を有する主要機構部と、前記主機構部を挟んだ両側に位置して夫々ラビング布を巻装したラビングローラの該ラビングローラが対向する前記基板との距離、角度および前記ラビングローラの回転を制御するラビングローラ制御機構を有する一対の補助機構部とを具備し、前記主要機構部と前記一対の補助機構部とが分離および連結可能である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、前記ステージの傾斜角度は０°よりも大きく３０°以下であることを特長とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記主要機構部と前記補助機構部は、共に短手方向の寸法が３０００ｍｍを超えない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項において、前記ステージ制御機構の駆動源がリニアモータであることを特徴とするものである。

本発明のラビング装置は、夫々配向膜が形成された一対の基板を共に重力方向に対して平行あるいは所定の角度で傾斜させ、その状態で一対の基板に一対のラビングローラで同時にラビング処理を施せるようにした。また、ラビング装置を複数の部分に分離して搬送し、設置場所で結合して組立てられるような構成とした。

その結果、ラビング処理の効率化、ラビング装置の占有面積の少スペース化、搬送業務の効率化等の優れた効果を奏するものである。

以下、この発明の実施形態を図１から図５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す）。なお、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は本発明のラビング装置に係わる実施形態を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。なお、以下の説明において、方向に関する記載（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ）は図中に表記したＸ、Ｙ、Ｚ、およびθの各方向を示すものである。

図１、図２に示すように、長手方向をＸ方向とする第一の架台１と第一の架台１を挟んだ両側に配設された長手方向をＸ方向とする一対の第二の架台２が一体化されて架台３が形成されている。第一の架台１および第二の架台２は共に両面（１ａ、１ｂ）、（２ａ、２ｂ）を略平行とする平板形状を呈している。

第一の架台１の一方の面１ａ上には、両面４ａ、４ｂを略平行とする平板形状のリニア機構支持体４が固定されている。リニア機構支持体４は該リニア機構支持体４の略平行面４ａ、４ｂが第一の架台１の前記リニア機構支持体４が固定された面１ａに対して垂直となっており、２平面１ａ、４ａと２平面１ａ、４ｂの夫々の交線Ｌ１、Ｌ２は共にＸ方向に延びている。

リニア機構支持体４の両面４ａ、４ｂの夫々には、多数のマグネット５を隣り合うマグネット５の磁極の極性を交互に変えて直線状に等間隔で並置することによってモジュール化されたマグネットプレート６と、夫々マグネットプレート６を挟んで該マグネットプレート６から略等間隔に、且つマグネットプレート６に平行に配置された一対のテーブル摺動用ガイドレール７とが配設された第一のベッド８が取り付けられている。夫々の第一のベッド８に配設されたマグネットプレート６と一対のテーブル摺動用ガイドレール７はいずれも第一の架台１の長手方向（Ｘ方向）に延びている。

そして、夫々の第一のベッド８には表面に配向膜が形成されたガラス基板９を載置するテーブル１０が対峙しており、各テーブル１０の第一のベッド８に対向する面１０ａにはマグネットプレート６と対向する位置に空芯コイル（図示せず）を配接してモジュール化したコイルプレート１１と、テーブル摺動用ガイドレール７と対向する位置に一対のテーブル摺動用スライダ１２とが配設され、テーブル１０がテーブル摺動用スライダ１２を介してテーブル摺動用ガイドレール７に摺動自在に支持されている。

そして、上記マグネットと空芯コイルとによってリニア機構１３が構成されており、リニア機構１３によってテーブル１０がテーブル摺動用ガイドレール７に沿って第一のベッド８の長手方向（Ｘ方向）に移動するようになっている。

次に、一対の第二の架台２の夫々には第二のベッド１４を固定・支持する一対の第二のベッド支持体１５ａ、１５ｂが立設され、一対の第二のベッド支持体１５ａ、１５ｂ同士間は夫々リニア機構支持体４上に位置する横架材１６ａ、１６ｂによって横架連結されている。なお。各第二の架台２に設立された第二のベッド支持体１５ａ、１５ｂ同士は該第二の架台２の長手方向（Ｘ方向）に並設されると共に、夫々リニア機構支持体４の対向する面４ａ、４ｂと略平行に配置されている。

リニア機構支持体４の両側にあって第二のベッド支持体１５ａ、１５ｂに固定・支持された各第二のベッド１４にはラビングローラ支持体１７をθ方向に旋回させるラビングローラ角度可変用駆動部１８が設けられると共に、リニア機構支持体４に対向する面１７ａ上にラビングローラ支持体旋回摺動用ガイドレール１９が円弧形状に配設されている。

そして、夫々の第二のベッド１４にはラビングローラ２０を支持するラビングローラ支持体１７が対峙しており、各ラビングローラ支持体１７の第二のベッド１４に対向する面１７ａにはラビングローラ支持体旋回摺動用ガイドレール１９と対向する位置にラビングローラ支持体旋回摺動用スライダ２１が円弧形状に配設され、ラビングローラ支持体１７がラビングローラ支持体旋回摺動用スライダ２１を介してラビングローラ支持体旋回摺動用ガイドレール１９に旋回摺動自在に支持されている。

ラビングローラ支持体１７の両端部には、ラビングローラ２０の両端部がローラチャック（図示せず）を介して回転自在に支持された一対のスピンドル２２ａ、２２ｂの夫々をテーブル１０の方向に誘導するスピンドル摺動用ガイド（図示せず）と、スピンドル２２ａ、２２ｂをスピンドル摺動用ガイドに沿って摺動するスピンドル摺動用駆動部（図示せず）と、スピンドル２２ａ、２２ｂのテーブル１０方向への摺動距離を制御するラビングローラギャップ調整部（図示せず）が設けられている。

一対のスピンドル２２ａ、２２ｂは夫々の回転軸が互いに対向する方向に延びており、一方（駆動側）のスピンドル２２ａの回転軸のラビングローラ２０が支持されていない側の端部はラビングローラ２０に回転運動を与えるラビングローラ回転駆動部２３に嵌合固定され、他方（従動側）のスピンドル２２ｂはその回転軸にラビングローラ２０を回転自在に嵌合させている。

次に、上記構成のラビング装置を使用したラビング方法について説明する。まず、テーブル１０の第一のベッド８と反対側の面１０ｂ上に表面に配向膜が形成されたガラス基板９を真空吸着等の方法によって固定・保持する。

そして、ラビングローラ角度可変用駆動部１８を駆動し、ラビングローラ支持体１７を該ラビングローラ支持体１７に配設されたラビングローラ支持体旋回摺動用スライダ２１を介して第二のベッド１４に配設されたラビングローラ支持体旋回摺動用ガイドレール１９に沿って旋回摺動させ、ラビングローラ２０を所望する配向角度に設定する。

次に、各ラビングローラ支持体１７に設けられた夫々のスピンドル摺動用駆動部を個別に駆動し、ラビングローラギャップ調整部で摺動距離を制御しながらスピンドル２２ａ、２２ｂをスピンドル摺動用ガイドに沿ってガラス基板９方向に摺動させ、ガラス基板９に形成された配向膜全面に亘って所望する圧力で均一にラビング処理が施されるようにラビングローラ２０とガラス基板９の距離を設定する。

このように、ラビングローラ２０のガラス基板９に対する角度および距離の設定が完了すると、ラビングローラ回転駆動部２３を回転させてラビングローラ回転駆動部２３に嵌合固定されたスピンドル２２ａを介してラビングローラ２０に回転運動を伝達し、ラビングローラ２０を所望する回転速度で回転させる。

そして、表面に配向膜が形成されたガラス基板９が固定・保持されたテーブル１０をリニア機構１３によってテーブル摺動用スライダ１２を介してテーブル摺動用ガイドレール７に沿って所定の一定速度で摺動させ、ガラス基板を移動させながら回転するラビングローラ２０に取り付けられたラビング布（図示せず）によってガラス基板９の表面に形成された配向膜を均一にラビングする。

その後、ガラス基板９に形成された配向膜全面に亘るラビング処理が終了するとスピンドル摺動用駆動部を駆動してスピンドル２２ａ、２２ｂをスピンドル摺動用ガイドに沿ってガラス基板９と反対方向に摺動し、両端部をスピンドル２２ａ、２２ｂに支持されたラビングローラ２０を退避位置に移動させる。

最後に、ラビング処理が施されたガラス基板をテーブル１０上から取り外して一連のラビング工程が終了する。以降、この工程を繰返すことによって多数のガラス基板のラビング処理が行われる。

この場合、ラビング装置の第一の架台１が重力方向に垂直な面上に設置されているとすれば、ガラス基板９を固定・保持するテーブル１０の面１０ｂは重力方向に平行となっており、よってガラス基板９は重力に平行の状態でラビング処理が施されたことになる。

ところで、本発明のラビング装置は、ガラス基板の大型化に伴う装置の大型化に対応できるように分離および連結が自在にできるような構成となっており、搬送に係わる時間的、コスト的負担を低減したものとなっている。

具体的には、本実施形態においては図３に示すようにラビング装置を主に３つの部分に分離するような構成となっている。１つの部分は、第一の架台１、第一の架台１に固定されたリニア機構支持体４およびリニア機構支持体４の両側に配設された第一のベッド８および第一のベッド８にリニア機構１３を介して支持されたテーブル１０を備えた主機構部２４である。

他の２つの部分は、上記主機構部２４を挟んだ両側に位置し、一対の第二の架台２、夫々の第二の架台２に立設された一対の第二のベッド支持体１５ａ、１５ｂ、第二のベッド支持体１５ａ、１５ｂに支持された第二のベッド１４、第二のベッド１４にラビングローラ支持体旋回摺動用ガイドレール１９とラビングローラ支持体旋回摺動用スライダ２１を介して支持されたラビングローラ支持体１７、およびラビングローラ支持体１７にスピンドル２２ａ、２２ｂを介して支持されたラビングローラ２０、第二のベッド１４に支持されてラビングローラ支持体１７に旋回運動を与えるラビングローラ角度可変用駆動部１８を備えた補助機構部２５である。

このように分離された１つの主機構部２４と２つの補助機構部２５に横架材１６ａ、１６ｂを加えて連結することによって、分離して搬送したラビング装置を納入先において使用に供することができる状態に組上げることが可能となる。

その結果、分離された個々の機構部はラビング装置全体としては小型、軽量化が図られており、搬送時の手間と労力が削減され、作業効率が改善されたものとなっている。特に、本発明のラビング装置は配向膜が形成されたガラス基板を架台に対して垂直に保持した状態でラビング処理が行われるような機構を採用しているため、ガラス基板が大型化してもラビング装置の短手方向の寸法を抑制することができ、道路交通法に基づく特別な申請業務が必要な幅３０００ｍｍ以内に十分収まる。そのため、搬送に際して煩雑な手続業務が不要となり、分離された各機構部を搭載した車両を制約なく公道を走行して搬入先まで搬送することが可能となる。

なお、ラビング装置の分離数は多ければ多いほど取り扱いは容易であるが、それに伴って分離および連結の手間が増える。従って、ラビング装置をいくつに分離するかは、取り扱い、分離および連結、搬送等の作業効率を総合的に判断して決定される。

本発明はまた、２枚のガラス基板を個別のラビングローラで同時にラビング処理する機構となっているため、ラビング装置の占有面積に対するラビング処理の作業効率が高く、製造コストを低く抑えることができる装置となっている。

また、上記本実施形態と同一の構成で図４に示すような形態のラビング装置を実現することも可能である。それは、リニア機構支持体４の両側に支持される一対のテーブル１０のガラス基板９が固定・保持される面１０ｂを架台１の垂線Ｘに対して架台１に向けて開いた状態に傾斜させ、配向膜が形成されたガラス基板を重力方向に対して傾斜させた状態でラビング処理を行なうものである。

これにより、ガラス基板の重力方向側の端面に加わるガラス基板面と平行な方向に向かう自重を軽減し、ガラス基板の撓み、ラビング装置の撓み、およびラビングローラの撓みの少ない状態でラビング処理を施すことができる。

この場合、ガラス基板の撓み、ラビング装置の撓み、およびラビングローラの撓みによるラビング処理の面不均一性の限界とラビング装置の短手方向の寸法の限界を考慮すると、テーブル１０のガラス基板９が固定・保持される面１０ｂの架台１の垂線に対する傾斜角αは０°よりも大きく３０°以下であることが望ましい。

なお、この形態のラビング装置も図５に示すように、１つの主機構部２４と２つの補助機構部２５と横架材１６ａ、１６ｂに分離および連結が自在な構成とすることは可能である。これにより、出荷時の搬送業務に係わる時間的、コスト的負担を低減し、設置に際しては必要となる占有面積の拡大を抑制することが可能なラビング装置によって表示品位の良好な液晶ディスプレイが実現できる。

以上説明したように、本発明のラビング装置の効果は、大型化および重量化されたラビング装置を分離することによって搬送の効率化を図ると共に、設置に際しては必要となる占有面積の拡大を抑制することが可能となる。

また、ラビング処理が施されるガラス基板が大型化しても、ラビングロールの自重による撓み、およびガラス基板を固定・保持するステージの自重による撓みの影響を低減することができ、大型ガラス基板であってもガラス基板に形成された配向膜全体を均一な圧力でラビングすることが可能なため表示品位の良好な液晶ディスプレイが実現できる。

また、ガラス基板に形成された配向膜を重力方向に対して平行または所定の角度範囲内で傾斜させた状態でラビング処理が行なわれるため、ラビング処理時に発生したラビング布等による塵埃が配向膜に付着するのを低減することができ、良好な品質を確保することが可能となる。

更に、ラビングローラの交換に際しては、ラビング装置に実装された姿勢のままでラビングローラを取り外して保管することができ、また、保管された姿勢のままでラビングローラをラビング装置に実装することができる。そのため、ラビングローラの交換作業において作業スペースが少なくて済み、且つラビングローラの姿勢の変化が少ないために取り扱いが容易である、などといった優れた効果を奏するものである。

本発明のラビング装置に係わる実施形態を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明のラビング装置に係わる実施形態を分離した状態で示す説明図である。 本発明のラビング装置に係わる他の実施形態を示す側面図である。 本発明のラビング装置に係わる他の実施形態を分離した状態で示す説明図である。 従来例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 第一の架台
１ａ、１ｂ 第一の架台面
２ 第二の架台
２ａ、２ｂ 第二の架台面
３ 架台
４ リニア機構支持体
４ａ、４ｂ リニア機構支持体面
５ マグネット
６ マグネットプレート
７ テーブル摺動用ガイドレール
８ 第一のベッド
９ ガラス基板
１０ テーブル
１０ａ、１０ｂ テーブル面
１１ コイルプレート
１２ テーブル摺動用スライダ
１３ リニア機構
１４ 第二のベッド
１４ａ 第二のベッド面
１５ａ、１５ｂ 第二のベッド支持体
１６ａ、１６ｂ 横架材
１７ ラビングローラ支持体
１７ａ ラビングローラ支持体面
１８ ラビングローラ角度可変用駆動部
１９ ラビングローラ支持体旋回摺動用ガイドレール
２０ ラビングローラ
２１ ラビングローラ支持体旋回摺動用スライダ
２２ａ、２２ｂ スピンドル
２３ ラビングローラ回転駆動部
２４ 主機構部
２５ 補助機構部

Claims (4)

1. 基板に形成された配向膜に、回転するラビングローラによってラビング処理を施すラビング装置であって、
   前記ラビング装置は、配向膜が形成された一対の基板の夫々を固定する一対のステージが共に重力方向に対して平行あるいは所定の角度で傾斜した状態を保持しながら個別に移動するのを制御する一対のステージ制御機構を有する主要機構部と、前記主機構部を挟んだ両側に位置して夫々ラビング布を巻装したラビングローラの該ラビングローラが対向する前記基板との距離、角度および前記ラビングローラの回転を制御するラビングローラ制御機構を有する一対の補助機構部とを具備し、前記主要機構部と前記一対の補助機構部とが分離および連結可能であることを特徴とするラビング装置。
2. 前記ステージの傾斜角度は０°よりも大きく３０°以下であることを特長とする請求項１に記載のラビング装置。
3. 前記主要機構部と前記補助機構部は、共に短手方向の寸法が３０００ｍｍを超えないことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のラビング装置。
4. 前記ステージ制御機構の駆動源がリニアモータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のラビング装置。

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